摘 要

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池在电池不断发展的过程中日益成为大家热衷的课题，主要是其与硅基、薄膜等太阳能电池相比具有明显的优势—综合性能优良、消光系数高且带隙宽度合适、优良的双极性载流子输运性质、结构简单，低成本温和条件制备。本研究是层状结构组合而成即是钙钛矿平面异质结的思路来制备有机无机杂化的。运用CH₃NH₃l和PbCI₂溶解在DMF溶液中，发生反应生成CH₃NH₃I_3-xCI_x作为钙钛矿太阳能电池的光吸收层，同时致密TiO₂作为传输电子层，FTO透明导电玻璃作为电子吸收层，此外还有空穴传输层。制备各层材料的工艺都是旋涂工艺但各层的转速等参数具有差异，热蒸镀金作为空穴收集层。在不断地实验与总结中，得出旋涂工艺过程中，每层制备所需的转速以及旋涂时间，还有热处理的温度时间。

对钙钛矿太阳能材料的晶体结构、吸收光谱、形貌、还有电池性能分别采用X射线衍射仪、紫外可见分光光度计、扫描电子显微镜、等来分析太阳能电池，并在此基础上，分析结果优化制备工艺。

关键字：钙钛矿结构 有机无机杂化 薄膜太阳能电池 旋涂工艺

Preparation and properties of CH₃NH₃PbI_3-xCI_x solar cells

Abstract

Organic inorganic hybrid perovskite solar cells are becoming more and more popular in the process of battery development, mainly compared with the silicon substrate, thin film solar cell has the obvious advantage-excellent comprehensive performance, high extinction coefficient and Suitableband gap width. Excellent ambipolar carrier transport properties, simple structure, low cost, mild conditions of preparation. In this study, an organic-inorganic hybrid solar cell was fabricated by using a perovskite planar heterojunction. The use of CH₃NH₃l and PbCI₂ dissolved in DMF solution, Reaction generating CH₃NH₃I_3-xCI_x, as the perovskite type solar cell light absorption layer, FTO transparent conductive glass as electronic absorption layer, compact TiO₂ as electron transport layer, hole transport layer. Each layer is prepared by a spin coating process, thermal evaporation of gold plating as hole collection layer. In the continuous experiment and summary, the spin coating process, the speed required for each layer and spin coating time, as well as the temperature and time of heat treatment are obtained.

The perovskite solar materials crystal structure, morphology, absorption spectra, and the cell performance were determined by X ray diffraction, scanning electron microscopy, ultraviolet visible spectrophotometer to analyze the solar cell, and on this basis, the analysis results of optimizing the preparation process.

Key words: Perovskite structure; Organic-inorganic hybrid; Film solar cell; Spin coating process

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2太阳能电池的简介 1

1.2.1太阳能电池工作原理 1

1.2.2太阳能电池的发展 2

1.3钙钛矿太阳能电池的简介 4

1.3.1钙钛矿材料的特性 4

1.4 课题研究的内容及意义 7

第二章 实验部分 8

2.1实验试剂与仪器 8

2.11实验试剂 8

2.2实验流程 9

2.2.1各层原料制备 9

2.22制备工艺流程 9

2.3表征方法 11

第三章 旋涂法制备钙钛矿膜 12

3.1退火温度的影响 12

3.2退火时间的影响 15

第四章 低压处理制备钙钛矿膜 20

第五章 结论 24

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪论

1.1引言

经济发展时期，人们对于能源的需要越来越多，而对于我们目前的开采能力只能是大部分对自石油化工的开采像我们最常见的煤、石油和天然气等。那么在以后经济发展快速的时期我们对能源的渴求会是现在的几倍，电力作为比较清洁的能源它的需求更会日益增多，那么传统的能源像石油化工等不仅是不可再生能源而且还会给我们的生活带来雾霾、废气、等严重环境污染的问题，所以，面对目前的生存情况，我们必须找到一种可再生并且比较清洁的能源。那么现在我们可以运用的新能源又是比较少的，那么在这些可使用的能源中，太阳能最为清洁而且在我们的生活中处处存在，这种能源的数量是比较大而且比较容易获取的。针对其优势，我们开始研究它的获取，并且目前为止在光电材料应用的领域还是取得了很大的进展，同时也使得光电材料成为目前以及未来最有前景的研究领域之一。可在太阳能电池快速取得进展，效率也能够到可以在我们目前工业化的水平利用时，我们也要考虑太阳能电池的制备材料的价格相对于其他能源的获取成本多很多，在稳定性方面也是比较差等因素，目前还没有被大家在生活或者生产中大规模的应用。

1.2太阳能电池的简介

1.2.1太阳能电池工作原理

对于太阳能电池其主要的原理是在太阳光的照射作用下，通过不均匀的半导体来吸收光子（如半导体与金属组合的部位间、P型半导体与N型半导体）在光子的能量比较充足的时候从而产生电子空穴对然后两者分离再通过载流子的运动后产生电势差。由于不均匀的半导体的组合不同从而制备相应的肖

特基电池和结电池。

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