摘 要

本文介绍了钙钛矿太阳能电池的发展历程和基本结构，同时讨论了阳极氧化法制备二氧化钛纳米管的方法和相关的发展历史，并且对阳极氧化法制备二氧化钛中氧化时间对制得的二氧化钛纳米管管的影响以及将其应用在钙钛矿太阳能电池中对钙钛矿太阳能电池的性能的影响。

本文通过实验的方式，通过制备不同氧化时间的二氧化钛纳米管，并制成浆料并通过旋转涂覆法将其应用于钙钛矿太阳能电池中，再经由相应的软件来测得其钙钛矿太阳能电池的光电转化效率，再将其进行比较，得出结论。

研究结果表明：在其他条件不变的情况下，随着氧化时间的增长，制得的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率也是逐渐增加。

本文的特色：通过对比试验进行比较和分析，并最终得出相应的结论。

关键词：二氧化钛纳米管；阳极氧化法；钙钛矿太阳能电池；旋转涂覆法

Abstract

This paper introduced the development history and basic structure of perovskite solar cells. At the same time, the method of preparation of TiO2 nanotubes by anodic oxidation and the related development history were discussed, and the titanium oxide nanotubes prepared by oxidizing titanium dioxide in anodic oxidation were prepared. The effect of the tube and its effect on the perovskite solar cell performance in perovskite solar cells.

In this paper, titanium oxide nanotubes with different oxidation times were prepared by experiments, and the slurry was made into a slurry and applied to a perovskite solar cell by a spin coating method. The perovskite was then measured by the corresponding software. The photoelectric conversion efficiency of solar cells is then compared and conclusions are reached.

The results of the study showed that under the same conditions, with the increase of oxidation time, the photoelectric conversion efficiency of the obtained perovskite solar cell also gradually increased.

The features of this article: Compare and analyze through comparative tests, and finally draw the corresponding conclusions.

Key Words：titanium oxide nanotubes；anodic oxidation；perovskite solar cell；spin coating

目 录

第1章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 钙钛矿太阳能电池 1

1.3 二氧化钛纳米管 2

第2章 阳极氧化法制备二氧化钛纳米管 4

2.1 阳极氧化法制备二氧化钛纳米管的装置 4

2.2 阳极氧化法制备二氧化钛纳米管的机理 4

2.3影响二氧化钛纳米管形态的因素 5

2.3.1 电解液和电解质的组成 5

2.3.2 电解液的pH值 7

2.3.3 阳极氧化电压 8

2.3.4 反应温度 8

2.3.5 氧化时间 8

第三章 钙钛矿太阳能电池和二氧化钛纳米管的制备 10

3.1 钙钛矿太阳能电池制备 10

3.1.1 钙钛矿太阳能电池的主要结构 10

3.1.2 旋转涂抹法 10

3.2 钙钛矿太阳能电池制备的主要流程 11

3.2.1 普通的钙钛矿太阳能电池的制备 11

3.2.2 二氧化钛纳米管浆料的制作流程 13

第四章 钙钛矿太阳能电池转化率的测量 15

4.1 数据的测量 15

4.2 数据的处理 15

4.3 数据的分析 18

第五章 结论 19

参考文献 20

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 前言

近些年来，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，这也是这些年来世界各国科学研究发展所关注的焦点问题之一。而在这些年来涌现的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）成为了最具有应用前景及最具有研究价值的方向之一。

1839年，法国研究者发生了一种后来被命名为光生伏特效应的特殊物理现象，这也成为了后来的太阳能电电池制作的基本原理。在1876年，英国科学家Adams 等人^[1]发现，当硒半导体被光线所照射的时候，因为光电子的溢出，溢出的光电子进入电路，从而形成光电流，这也就是最早的光电池的形成的机理，即在光线照射到半导体的p-n 结的时候，会产生光电效应，从而产生一种叫做空穴-电子对的特殊结合体，这些空穴-电子对会在在p-n 结区域的电场的作用下，分离成为电子与空穴并且分别向阴极和阳极输运，因为电极的作用，其中呈现正极性的粒子移动到p区，呈负极性的粒子移动到n区，当我们用导线将线路连通后，在其中便能生成电流，从而构成一个太阳能电池。

1.2 钙钛矿太阳能电池

随着时间的推移和太阳能电池技术愈发的成熟，太阳能电池的种类愈发增多，近些年来，因为钙钛矿太阳能电池有相当好的吸光性能和较高的电荷传输速率，因为这个原因，钙钛矿太阳能电池的开发前景相当光明，甚至被称为“光伏领域的新希望”。在最近的几年，钙钛矿太阳能电池因为上面所说的优秀性能吸引了众多研究者，也让其成为了当今的研究的热点，相关科学文献的发文量和引文量均呈现相当惊人的上涨趋势，2016年，在钙钛矿太阳能电池的领域已经发表文献有881篇；同时，《科学》和《自然杂志》及他们的子刊也对钙钛矿太阳能电池领域进行了许多的报道，这些数据完全可以体现出科研究者们对这个领域的热衷。

伴随着众多研究者对钙钛矿太阳能电池的研究，该种电池的的光电转换效率也是从2009年的3.8%飙升到近些年的20.5%，也正是因为这样迅猛的发展，钙钛矿太阳能电池被《Science》选为2013年十大科学突破之一。