1. 研究目的与意义（文献综述）

能源危机和环境污染问题已经成为阻碍经济发展的首要问题，也是世界各国关注的焦点。在众多新能源技术中，太阳能电池（也称为太阳能发电技术或光伏发电技术）成为最具有应用前景的方向之一。钙钛矿太阳能电池凭借良好的吸光性和电荷传输速率以及巨大的开发潜力，被誉为“光伏领域的新希望”。新型钙钛矿太阳能电池是近几年来研究的热点，是由敏化太阳能电池改进发展而来的新型太阳能电池，更加清洁，便于应用，具有制造成本低和效率高等显著特点，成为光伏领域的热点。

钙钛矿太阳电池自2013年开始迅猛发展，Gratzel 等人首次采用两步沉积方法制备钙钛矿薄膜，电池效率达到15% 。随后Snaith 等采用共蒸发方法制备钙钛矿薄膜，形成了一种全新的平面异质结电池，效率达到15.4% ，引起了全世界的瞩目。2014年初，韩国的KRICT研究所已经将钙钛矿电池的转换效率提升到17.9% ，到5月份，Yang 等更是通过掺Y修饰TiO₂层，将转换效率提升19.3% 。2015年，KRICT 研究所已经制备出转换效率为20.2% 的钙钛矿太阳电池，并已经过认证。近日，瑞士洛桑联邦理工学院Grauml;tzel研究小组提出了一种简单的真空闪蒸辅助溶液处理法，以获得能大面积运用且具有高电子质量的光泽、光滑、结晶性好的钙钛矿薄膜，该方法成功制备出一个面积超过1cm² 的钙钛矿太阳能电池，其显示的最高效率为20.5%，认证效率为19.6%，远超目前同等大小的钙钛矿太阳能电池15.6%的认证效率记录。

介孔结构的钙钛矿太阳电池为： FTO导电玻璃、TiO₂致密层、TiO₂介孔层、钙钛矿层、HTM层、金属电极。在钙钛矿太阳电池中致密TiO2 作为阻挡层，在FTO与TiO₂之间形成了肖特基势垒，有效地阻止了电子由FTO 向HTM及空穴由HTM 向FTO的回流。致密层的厚度对电池的性能起着重要的影响，一般取40—70 nm。为了优化致密层对光的吸收性能，我们可以采用贵金属粒子掺杂致密层，利用局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR)特性来进行实验研究。

贵金属纳米粒子如Ag纳米粒子表现出许多常规块体材料所不具备的优异性能，其中LSPR是研究热点之一。LSPR是一种物理光学现象，是当入射光子频率与金属自由电子的集体振荡频率发生共振时产生的，这种共振在宏观上就表现为金属纳米粒子对光的吸收，在可见光区域展现出一个强烈的吸收带。在 Ag 纳米粒子的光学研究中，LSPR 吸收峰的位置(频率或波长)始终是一个令人感兴趣的课题。研究表明，LSPR 吸收峰不仅与纳米粒子的形状有强烈的依赖关系，还与粒子的大小、组成成份、局域偶电极环境以及介电性质等情况有关。通过多元醇法制备了不同尺寸的银纳米粒子，调节反应时间和反应温度就可以调节制备的银纳米粒子的尺寸。那么可以通过制备具有不同粒径Ag纳米粒子的致密层来分析研究其对钙钛矿电池转换效率的优化作用。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容：钙钛矿太阳能电池是一种全新的全固态薄膜电池，具有成本低、工艺简单、效率高等优点，钙钛矿材料不仅可以作为光吸收层，还可用作电子和空穴传输层，以此制备出不同结构的钙钛矿太阳电池：介孔结构、介观超结构、平面结构、无HTM 层结构和有机结构。除此之外，钙钛矿材料制备方法的多样性使其更具吸引力，目前已有一步溶液法、两步连续沉积法、双源共蒸发法和溶液—气相沉积法。其中钙钛矿太阳能电池致密层，也称为阻挡层，对钙钛矿电池的效率有着很大的影响。贵金属Ag纳米粒子具有的局域表面等离子体共振能够增强钙钛矿材料对光的吸收，因此分析研究贵金属Ag纳米粒子掺杂钙钛矿太阳能电池致密层对电池的优化作用有很重要的意义。

目标：掌握钙钛矿太阳能电池结构及工作原理，制备钙钛矿电池及具有不同粒径贵金属Ag纳米粒子的致密层，研究不同粒径Ag纳米粒子应用在致密层上对电池效率的影响，优化致密层以提高电池效率。

拟采用的技术方案及措施：采用多元醇学法制备了纳米银胶，利用乙二醇作还原剂聚乙烯吡咯烷酮作稳定剂，硝酸银作为纳米银的反应先驱，通过控制反应温度和反应时间得到粒径可控的银纳米粒子，通过透射电镜观察银纳米粒子的尺寸和形貌。将Ag纳米粒子掺杂进钙钛矿电池致密层，通过测量电池的输出特性，分析不同尺寸的Ag纳米粒子对电池转换效率的优化作用。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需方法。确定实验方案，完成开题报告。

第4－8周：掌握钙钛矿太阳能电池的组成结构和工作原理，学习用多元醇法制备不同粒径的ag纳米粒子，以及掌握钙钛矿电池致密层制备方法。

第9－13周：通过多组实验，分析研究贵金属离子（ag）的粒径大小对电池效率的影响，并优化致密层，改善电池效率。

第14－16周：完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 汪清, 徐丽娜, 柳东芳,等. 多元醇法合成尺寸可控的银纳米粒子[c]// 江苏省颗粒学会2010年学术年会暨江苏省应用化学、生物颗粒学与粉体领域学术研讨会. 2010.

[2] liu y, lang f, dittrich t, et al. enhancement of photocurrent in an ultra-thin perovskite solar cell by ag nanoparticles deposited at low temperature[j]. rsc advances, 2017, 7(3):1206-1214.

[3] 姚鑫, 丁艳丽, 张晓丹,等. 钙钛矿太阳电池综述[j]. 物理学报, 2015, 64(3):135-142.

[4] 李志远, 李家方. 金属纳米结构表面等离子体共振的调控和利用[j]. 科学通报, 2011, 56(32):2631-2661.