溴掺杂CH_3NH_3PbI_3薄膜及其钙钛矿太阳能电池性能研究

有机-无机铅基卤化物钙钛矿杂合物CH_3NH_3PbI_3作为光吸收材料被广泛应用于太阳能电池中,取得了较高的光电转换效率。基于此,在CH_3NH_3PbI_3基础上对I位进行Br掺杂,采用一步溶液法制备了一系列CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3薄膜,研究了溴掺杂对CH_3NH_3PbI_3薄膜物相结构、微观形貌、吸光性能及光电转换性能的影响。结果表明,随着Br掺杂量x由0增加到1,常温下其物相结构逐渐由四方相转变为立方相,并且薄膜在TiO_2纳米柱衬底上的覆盖率逐渐提高,其在可见光及近红外区域内的吸光范围逐渐变窄,其光学带隙由1.59 eV逐渐过渡到2.23 eV。以CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3薄膜制备成FTO/BL(blocking layer)-TiO_2/NR(nanorods)-TiO_2/CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3/sprio-OMe TAD/Au结构的钙钛矿太阳能电池,发现随着Br掺杂量的增加,太阳能电池的短路电流减小,开路电压增大,填充因子增大,光电转换效率减小。     

钙钛矿敏化TiO_2-SrTiO_3纳米棒太阳能电池的制备及性能研究

采用简单的水热法在FTO(掺杂氟的SnO_2导电玻璃(SnO_2:F))衬底上直接合成了一维取向的单晶金红石型二氧化钛薄膜,然后使用二氧化钛纳米棒作为模板和反应物Sr(OH)_2作为锶源,通过水热反应成功在TiO_2纳米棒阵列的表面沉积了SrTiO3立方纳米颗粒。并以TiO_2-SrTiO_3作为工作电极,钙钛矿型的CH_3NH_3PbI_3和CsSnI_(2.95)-F_(0.05)分别作为光敏剂和电解质组装敏化太阳能电池。通过调整煅烧温度和二次水热反应中Sr(OH)_2溶液的浓度,钙钛矿敏化太阳能电池的光电转换性能有明显改善,最高效率达到0.34%,是未经SrTiO_3修饰样品的2倍。     

Cl、Br掺杂的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿材料制备及吸光性能研究

以甲胺盐和卤化物为原料制备CH_3NH_3PbI_3类钙钛矿材料,通过对CH_3NH_3PbI_3进行紫外光谱等测试,研究其结构和吸光性能.结果表明:随着PbI_2和CH_3NH_3I的摩尔比由1∶1到1∶3,CH_3NH_3PbI_3的吸光度增大,但是当接近1∶2时,材料所吸收的波长范围有明显的左移现象,长波方面吸光度有所下降,吸收范围变窄.通过对CH_3NH_3PbI_3进行Cl、Br部分掺杂,合成CH_3NH_3PbI_((3-x))Cl_x和CH_3NH_3PbI_((3-x))Br_x,对掺杂后的材料进行结构表征和吸光性能研究.研究表明:CH_3NH_3PbI_3、CH_3NH_3PbI_((3-x))Cl_x和CH_3NH_3PbI_((3-x))Br_x分别对波长小于800 nm、450 nm和750 nm的光吸收较强.掺杂后的类钙钛矿CH_3NH_3PbI_((3-x))Cl_x和CH_3NH_3PbI_((3-x))Br_x在成膜致密度、光吸收度和稳定性方面优于CH_3NH_3PbI_3.     

基于反萃空转的高效无机钙钛矿太阳电池

铯铅碘二溴(CsPbI₂Br)钙钛矿具备合适的容忍因子与良好的热稳定性,是无机钙钛矿太阳电池的理想材料,而其转化效率低、工艺重复性差的缺陷,阻碍了CsPbI₂Br太阳电池性能的进一步提高．研究CsPbI₂Br无机钙钛矿太阳电池的制备工艺发现,成膜环境对CsPbI₂Br薄膜的均匀性、光学性质及器件性能重复性具有较大影响．提出采用反萃空转辅助生长工艺提升CsPbI₂Br薄膜的晶粒尺寸,提高结晶度,降低缺陷态密度,并获得14. 1%的CsPbI₂Br太阳电池光电转换效率．反萃空转辅助生长工艺降低了周围环境氛围对薄膜质量的影响,提高了器件制备的可重复性．     

面向平板结构钙钛矿太阳能电池的金属氧化物综述

作为平板结构钙钛矿太阳能电池的电荷传输层，金属氧化物薄膜对器件性能有重要影响. 系统性概述平板结构钙钛矿太阳能电池对金属氧化物薄膜形貌、电学、光学、化学及热等物理特性要求，并对目前在高效钙钛矿太阳电池制备中最有前景的金属氧化物电子传输层及空穴传输层材料特性及代表性工作进行总结. 针对大多数金属氧化物迁移率低、表面缺陷多及能级匹配差的问题，分析元素掺杂、表面改性、复合薄膜设计等手段解决的相关进展. 总结目前金属氧化物薄膜沉积技术现状及优缺点，探讨今后薄膜沉积技术发展、改进方向. 对低温沉积金属氧化物薄膜在柔性器件方面的应用进行展望.     

双溶液法制备钙钛矿薄膜及其太阳能电池性能

在高湿度空气环境中,通过不同质量浓度的碘甲胺溶液与PbI_2薄膜反应制备钙钛矿薄膜与电池器件,研究碘甲胺质量浓度对薄膜形貌和太阳能电池性能的影响机理,发现高浓度碘甲胺溶液有利于纳米晶粒的致密薄膜生成,而低浓度碘甲胺溶液则形成带孔的微米晶粒薄膜,均不利于制备高性能钙钛矿电池.为克服单一溶液反应存在的问题,在改进的双溶液旋涂法中,利用8 mg/m L低浓度的碘甲胺溶液与PbI_2薄膜反应10 s,再分别用15和30 mg/m L碘甲胺溶液对薄膜后处理,获得了晶粒粒径大,且致密的钙钛矿薄膜,碘化铅残留很少.相应的,在空气中制备的钙钛矿太阳能电池展示了更好的光电转化性能.     

电泳沉积制备TiO2纳米片作为钙钛矿太阳电池缓冲层

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池自诞生以来,经过十几年的探索与发展,其认证效率由最初的3.8％发展为25.2％.界面问题一直是提升器件光电转换效率的关键.利用电泳沉积法制备TiO2薄膜,以TiO2纳米片为缓冲层制备钙钛矿太阳电池,研究TiO2缓冲层对钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率及载流子运输的影响.结果表明,相对于未加入缓冲层的PSCs,电池的光电转换效率由10.78％提升至12.71％.TiO2缓冲层的加入有效地改善了界面接触问题,降低了电荷转移时的电阻,促进了载流子的运输,明显提高了钙钛矿太阳电池的光伏性能.     

铜铟镓硒薄膜的四元叠层法制备与表征

采用热蒸发沉积Ga、离子束溅射沉积Cu、In和Se,在BK7玻璃上形成Ga/Gu/In/Se四元叠层,在同一高真空环境下对四元叠层进行退火热处理,制备得到铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池吸收层材料CIGS薄膜.通过X射线衍射仪、能谱仪、扫描电子显微镜、分光光度计及四探针,测量材料的结构、组分、形貌以及光电特性.结果表明,通过精确控制热蒸发蒸镀Ga膜料的时间,实现在CuInSe2(CIS)薄膜上掺杂Ga元素,制备的CIGS薄膜均呈黄铜矿结构,当Ga的原子数分数x(Ga)=3.96%～9.26%时,衍射峰较强,结晶度较高,其中x(Ga)=4.70%,N(Ga)/(N(Ga)+N(In))=0.16时,颗粒明显,大小均匀平整,对应最大晶粒尺寸约为61.01 nm,光学带隙为1.18 eV.     

ZrO2 与TiO2 介孔薄膜对碳基介孔型钙钛矿太阳能电池的 性能影响

通过旋涂ZrO_2与TiO_2混合浆料,制备钙钛矿太阳能电池介孔层。以孔径较大的ZrO_2/TiO_2混合介孔薄膜(MIX)为基底制备了晶粒较大的甲胺铅碘(MAPbI3)钙钛矿光吸收层。以致密TiO_2薄膜为电子传输层,石墨/碳黑为对电极,制备了钙钛矿太阳能电池。比较了ZrO_2单层介孔、Ti O2单层薄膜、TiO_2+ZrO_2双层介孔与ZrO_2/TiO_2单层混合介孔的钙钛矿太阳能电池的性能。结果表明,用MIX制备的钙钛矿太阳能电池表现出最高的光电转换效率(PCE)和良好的长期稳定性。     

2'-羟基苯乙酮二步钝化钙钛矿缺陷

为钝化钙钛矿缺陷,采用2 '-羟基苯乙酮(2-HA)以添加剂和表面改性剂的形式对钙钛矿薄膜进行二次处理,分析其对钙钛矿薄膜形貌、结构和性能的影响.结果 表明:2-HA分子的羰基可以与钙钛矿中失配的铅离子形成配位键,从而钝化钙钛矿薄膜晶界处和表面的缺陷.2-HA作为添加剂可促进钙钛矿结晶,使得薄膜质量提升,提升了薄膜光吸...     

SiO2薄膜制备方法、性能及其应用的研究进展

综述了二氧化硅(SiO2)薄膜的制备方法和研究进展,介绍了磁控溅射、溶胶凝胶法和真空镀等SiO2薄膜制备方法及其优缺点,论述SiO2薄膜在光学、电学和光电等性能研究方面的新进展,最后对SiO2薄膜的应用和发展进行了展望.     

WO_3纳米块薄膜光电催化性能的研究

以钨酸钠(Na_2WO_4·2H_2O)为原料,草酸铵((NH_4)_2C_2O_4·H_2O)为辅助剂,采用水热法在FTO衬底上制备WO_3纳米块薄膜。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对WO_3纳米块薄膜进行表征。利用光电流和光电催化测试手段,得到WO_3纳米块薄膜的光电流值和光电催化降解效率等参数,并对其进行详细分析。通过研究水热时间对WO_3纳米块薄膜光电催化性能的影响,结果显示水热生长4 h的WO_3纳米块薄膜具有良好光电流和光电催化性能。     

Al2O3与LaF3薄膜在紫外波段的特性研究

用电子束蒸发方法制造了Al2O3、LaF3单层膜,对比研究了沉积速率和基板温度对薄膜紫外（193 nm）光学特性、微结构的影响.实验结果表明,LaF3在紫外波段的光学损耗明显小于Al2O3.AFM测试发现,在相同的工艺条件下,Al2O3表面粗糙度大于LaF3,且3薄膜表面粗糙度随基板温度增加而增加.Al2O3薄膜在紫外波段的光学特性严重依赖于沉积速率等制备条件,而沉积速率对3薄膜特性的影响不明显,即使是在5 nm/s的速率条件下,LaF3仍具有良好的光学特性.X射线衍射（XRD）测试发现,电子束蒸发制备的Al2O3薄膜为非晶态,LaF3薄膜有结晶现象.     

水热法制备TiO_2致密层及其在钙钛矿太阳电池中的应用

通过水热法在180℃下制备了三种不同厚度的TiO_2致密层并成功应用于钙钛矿太阳电池。通过场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对TiO_2致密层的形貌、成分及晶型进行表征,并利用电流-电压(I-V)特性曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究了TiO_2致密层的厚度对钙钛矿太阳电池光电性能的影响。研究表明:随着TiO_2致密层厚度的增加,钙钛矿太阳电池的转换效率先增加后降低,在厚度为300nm时转换效率较高,为3.31%。     

CH3 NH3 PbI3/TiO2 复合纳米线制备及表征

采用水热法合成了纯锐钛矿TiO_2纳米线,并以此为模板结合滴涂法制备了CH_3NH_3PbI_3/TiO_2异质结复合纳米线.首先通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)等分析测试手段对样品的结构和形貌进行表征.然后利用拉曼光谱对样品的分子结构进行了研究.最后通过采集紫外一可见一近红外(UV—Vis—NIR)吸收光谱,对样品的的光谱响应性能进行了分析.结果表明:CH_3NH_3PbI_3与TiO_2纳米线复合形成了异质结结构,此复合物作为光催化剂不但可以解决传统TiO_2体系吸收可见光谱带窄的缺点,将光谱范围从紫外扩展到了近红外,还可以减少光生电子与空穴复合机率,有利于提高光催化活性.     

退火温度对BZT薄膜微结构的影响研究

采用Sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BZT)薄膜.X射线衍射分析表明,该BZT薄膜为钙钛矿结构而无其他物相存在.光学显微镜分析结果表明,退火温度为900℃时,BZT薄膜表面光滑平整,无裂纹产生.     

热处理工艺对钒氧化物薄膜结构和性能的影响研究

为了研究热处理工艺参数对V2O5薄膜微观结构与性能的影响,采用改进无机溶胶-凝胶法制备稳定的V2O5溶胶,以石英玻璃为基片,通过浸渍提拉法制得V2O5薄膜,再进行真空热处理。利用X射线衍射谱仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、UV-Vis分光光度计和UV-Vis-NIR光谱仪对热处理后的V2O5薄膜进行测试。结果表明,热处理工艺参数(时间、温度等)的变化对V2O5薄膜分解的动力学和热力学过程产生影响,从而引起薄膜表面形貌、物相以及光学性能的演变。     

烷胺基结构对钙钛矿材料光电性能及稳定性的影响

以不同烷烃链长和胺基数的有机物为原料,采用溶液法合成系列具有不同烷胺基结构的钙钛矿材料,研究烷胺基结构对钙钛矿材料光电性能和稳定性的影响;以二氨基丙胺铅碘(CH2)3(NH3)2Pb I4为光吸收层制备钙钛矿太阳电池,探索钙钛矿材料在光伏领域的应用。结果表明:烷烃链长和胺基数均直接影响钙钛矿材料的带隙宽度,随着烷烃链的增长带隙变大,随着胺基数的增加带隙急剧变小;由1,3-二氨基丙烷为前驱物合成的(CH2)3(NH3)2Pb I4钙钛矿材料光吸收边位置达930 nm,并显现出良好的湿度稳定性;以(CH2)3(NH3)2Pb I4钙钛矿材料为光吸收层的太阳电池,其开路电压可达0.718 V。通过调控烷胺基结构可制备出光电性能可调、稳定性高的光伏材料。     

溶胶—凝胶法制备（Pb,La）TiO3陶瓷薄膜的研究

钛酸铅■(Pb,La)TiO_3(简称PLT)铁电陶瓷薄膜可望在红外探测器、光波导、声表面波器件等光电子学及其它高技术领域中获得广泛的应用. 1988年日本学者Kyoichi Takayama等人用磁控溅射方法制备了PLT薄膜,并用它制成了高灵敏度的单元和多元热释电红外探测器[1].用该方法制备PLT薄膜,除了需要昂贵、复杂的设备外,还难以控制薄膜的化学计量比,从而使其应用受到一定限制.近年来,人们用溶胶—凝胶方法研制了Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)和(Pb,La)(Zr,Ti)O_3(PLZT)等陶瓷薄膜[2],其工艺不仅简单,而且薄膜的热处理温度低,化学计量比准确、均匀(可达分子级水平),结构可控,成膜面积大. 本文采用溶胶—凝胶法,先将Ti(OC_4H_9)_4,Pb(CH_3COO)_2和La(NO_3)_3溶于有机溶剂甲醇中(加入少量酸),经充分搅拌混合形成清彻的溶胶,再使其发生水解,缩聚合等反应,用匀胶法在单晶硅基片     

沉积温度对ZnO薄膜结构形貌及光学性能的影响

以Zn(NO3)2·6H2O为前驱体,采用超声喷雾热解法在玻璃衬底上沉积了ZnO薄膜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外光谱仪(UVS)等对所得ZnO薄膜进行表征,研究了沉积温度对ZnO薄膜的结构、微观形貌及光学性能的影响。结果表明,沉积温度为500℃时所制备的薄膜质量最佳,形成的是六角纤锌矿ZnO结构,且薄膜沿(002)晶面择优取向生长显著,薄膜表面光滑致密,晶粒细小均匀,尺寸在50~60nm。薄膜表现出良好的光学性能,可见光透过率可达87%。