NiO纳米颗粒作为高效空穴传输材料在p-i-n和n-i-p型钙钛矿太阳能电池中的应用研究

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在能源危机及环境污染日益严峻的今天，开发可持续利用的高效清洁能源迫在眉睫，太阳能光伏发电的发展为人类带来了新希望。其中，新型有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PVSCs）因其高效的光电转换性能及低成本等原因吸引了国内外大批研究者的青睐，成为当今研究热点之一。
　　卓越的光电性能、可溶液制备性、快速提高的光电转换率使得无机-有机杂化钙钛矿材料吸引了巨大的关注。如今已经出现了多种结构的钙钛矿太阳能电池，包括介孔结构和平板结构。其中介孔PVSCs通常使用高温烧结法制备介孔层，这会增加器件制备成本同时制约其在柔性基底上的使用。在平板器件中，电荷传输材料对电子/空穴的抽取起到了关键性的作用，理想的电荷传输材料应该拥有合适的能带，足够的导电性和优越的电荷抽取能力。全无机界面传输层使得高稳定性和低成本PVSCs成为可能，然而满足与钙钛矿材料热学/化学性能匹配的低温制备的无机传输材料，尤其是无机空穴传输材料发展缓慢，从而限制了高稳定性低成本PVSCs的发展。
　　基于上述问题，我们首次使用溶液法制备出能同时应用在正式（n-i-p）和反式（p-i-n）有机-无机杂化PVSCs中作为空穴传输材料的低温NiOx纳米颗粒。通过对所制备的NiOx薄膜进行合适的表面处理，钙钛矿的晶型、钙钛矿/NiOx的界面和相应的载流子动力都得到了很好的调整，填充因子和短路电流都得到了非常大的提高。使用NiOx薄膜做成的glass/ITO/NiOx/perovskite/phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM)/bath ocuproine(BCP)/Ag结构器件光电转换效率最高可达15.9％，以PEN/ITO基底组装的柔性平板器件的光电转换效率可达11.8%。值得一提的是，将NiOx应用在正式FTO/TiO2/perovskite/NiOx/Au结构钙钛矿太阳能电池中的光电转换效率能达到9.11%，是相应无空穴传输材料的器件（FTO/TiO2/perovskite/Au）效率（1.81%）的5倍多，这意味着以NiOx纳米颗粒制备的空穴传输层能够应用在正式结构器件上。本工作对于探索全无机电荷选择层及稳定的正、反式结构PVSCs有重要意义。

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作者
朱爱丽;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科光学工程
授予学位硕士
导师姓名赵志新,唐江;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类太阳能电池;
关键词
钙钛矿太阳能电池; 空穴传输材料; 制备工艺; 镍氧化物纳米颗粒; 光电转换效率;
入库时间 2022-08-17 10:41:55

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