真空蒸镀法制备钙钛矿太阳能电池任务书
2020-06-04 20:27:59
1. 毕业设计(论文)的内容和要求
在众多的新型太阳电池中,钙钛矿太阳电池以空前的发展速度脱颖而出,其理论转化效率可达50%,自出现以来,钙钛矿太阳电池在短短5年时间里, 实验室小面积器件的能量转换效率已经从低于 5%提高到近 20%【1】, 2014年底的已经达到20.1%【2】,目前有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的最高效率效率已达22.1%,引起了学术界的高度重视。
钛矿太阳能电池是基于有机/无机杂化钙钛矿活性吸光材料的一类新型太阳能电池,典型的钙钛矿太阳电池包含:透明导电玻璃(光阳极),n型半导体材料(电子传输层),钙钛矿型材料(光吸收层),p型半导体材料(空穴传输层),对电极(光阴极)。钙钛矿材料具有abx3晶型的结构(a:cs 、ch3nh3 、ch(nh2) 2 ;b:pb2 、sn2 ;x:cl-、br-、i-),以金属pb或sn原子为八面体核心、卤素原子为八面体顶角、有机甲氮基团位于面心立方晶格顶角位置,构成三维骨架,使得晶体结构得以稳定。这种有机卤化物的吸收系数高达105【3】,激子扩散长度达到1微米【4】,电子空穴迁移率高达25 cm2v#183;s#8722;1【5】,激子结合能50 mev【6】,正是因为这些优点,使得以ch3nh3pbi3为代表的钙钛矿材料成为理想的钙钛矿太阳能电池活性吸光材料,有机/无机杂化钙钛矿太阳电池因兼具低成本溶液加工和优异的光电转换性能的特点,便于采用不需要真空条件的卷对卷技术制备,使钙钛矿太阳电池实现产业化生产成为可能。
钙钛矿光电性能取决于钙钛矿薄膜的质量,如具有针孔的薄膜将导致器件短路、开路 电压减小和电子空穴复合增加等,因此,合理的控制钙钛矿的成核和生长将至关重要。制备钙钛矿薄膜有一步法、两步连续沉积、两步旋涂法、反溶剂法和真空蒸镀法,其中真空蒸镀是将pbi2和ch3nh3cl同时加热蒸发,使之在致密tio2基底上反应,得到了结构致密,均匀的高质量钙钛矿薄膜,此法制备的薄膜质量比溶液法的好,薄膜缺陷少、结构致密、表面均一性好,真空蒸镀法除了能制备出较为均匀的薄膜以外,其在工业生产上已经相当成熟,能更好地控制多层薄膜的大规模生长【7】。
2. 参考文献
[1] xiu q.f.;sun c. et al.acta chim. sinica 2015, 73, 179#8212;192
[2] green m a,emery k,hishikawa y,et al.solar cell efficiency tables(version 45)[j].prog photovolt:res appl,2015,23(1):1-9.
[3] de wolf,s.;holovsky,j.;moon,s.j.;loper,p.;niesen,b.;ledinsky,m.;haug,f.j.; yum,j.h.;ballif,c.j.phys.chem.lett.2014,5,1035-1039.
3. 毕业设计(论文)进程安排
起迄日期 |
设计(论文)各阶段工作内容 |
备注 |
2016.12.23-2017.1.13 |
申报课题,下达任务书,根据课题和任务书要求开始查阅文献,撰写并提交开题报告,完成外文文献翻译。 |
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2017.2.20-2017.2.26 |
熟悉实验室各项操作及规定并进行相关仪器的使用学习。 |
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2017.3.1-2017.4.10 |
根据课题相关要求进行钙钛矿薄膜的蒸镀制备,认识和学会运用相关表征技术。 |
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2017.4.11-2017.4.30 |
根据课题要求利用蒸镀法制备钙钛矿太阳能电池器件并进行相关性能表征。 |
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2017.5.1-2017.6.5 |
整理并总结实验数据和现象,撰写论文。 |
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2017.6.6- |
完成并修改论文,准备答辩。 |