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摘 要

目前，钙钛矿太阳能电池中的电极沉积依然使用高真空工艺。其对电极常采用贵金属Au和Ag，通常通过热蒸发制备，这相当大的提高了电极的制备成本，不利于大规模商业化应用。

针对上述问题，成本低廉，来源广泛的碳材料的使用就为其打开了新的大门。碳材料在地球上储备丰富，碳基材料有独特的结构稳定性、极化率、优异的导电性、高比表面积、低成本和多种存在形式，如纤维、粉末、片材、管材等。目前基于碳对电极的钙钛矿太阳能电池的研究已取得了一定的成绩，但是碳电极的功函数与Au相比较低，其限制了该类电池的开路电压的进一步提高。

石墨烯则带来了颠覆性的变化，有人在石墨烯中掺杂碘、溴等元素提高了石墨烯的电化学性能，本文将以综述的形式，研究同样是卤族元素的Cl对石墨烯进行掺杂带来的电化学性能等的优化。

关键词：钙钛矿太阳能电池 碳对电极 石墨烯 氯掺杂石墨

Abstract

At present, the electrode deposition in perovskite solar cells still uses high vacuum technology. Noble metals Au and Ag are often used as the counter electrodes, which are usually prepared by thermal evaporation, which greatly increases the cost of electrode preparation and is not conducive to large-scale commercial application.

In view of the above problems, the use of carbon materials with low cost and wide sources has opened a new door for it. Carbon materials are abundant on the earth. Carbon based materials have structural stability, polarizability, excellent conductivity, high surface area,cheap and various forms of existence, such as fiber, powder, sheet, pipe, etc. At present, the research of perovskite solar cell based on carbon pair electrode has made some achievements, but the work function of carbon electrode is lower than that of Au, which limits the further improvement of the open circuit voltage of this kind of cell.

Graphene has brought about subversive changes. The electrochemical properties of graphene were improved by doping iodine, bromine and other elements into graphene In this paper, in the form of review, we will study the optimization of the electrochemical performance of graphene by doping Cl, which is also a halogen element.

Key words: perovskite solar cell;carbon pair electrode;graphene;chloride doped graphite

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2太阳能电池简介 2

1.2.1晶体硅太阳能电池 2

1.2.2薄膜太阳能电池——TFSC 2

1.2.3有机太阳能电池——OPV 3

1.2.4染料敏化太阳能电池——DSSC 3

1.2.5钙钛矿太阳能电池——PSC 3

第二章 钙钛矿太阳能电池碳电极研究 6

2.1对电极的发展和碳材料的应用 6

2.2石墨烯——新型碳电极材料“黑金” 7

第三章 对石墨烯掺氯的研究 9

3.1掺氯石墨烯红外光谱 10

3.2掺氯石墨烯XRD和拉曼曲线分析 10

3.3掺氯石墨烯CV曲线分析 11

3.4掺氯石墨烯充放电曲线特性 13

第四章 总结与讨论 14

参考文献 15

致谢 19

第一章 绪论

1.1引言

随着人们对地球上资源的不断开采和利用，地球上的资源总量越来越匮乏。传统的化石类能源，比如石油，煤炭，天然气等，占比目前的能源消费超过百分之90^[1]。另外这些能源具有不可再生性,这些资源带来的环境污染问题也越来越严重，所以开发可再生的新能源已经成为目前能源的首要问题。

在这样的大背景之下，新能源物质得出现为人类社会的发展开拓了前景。而太阳能电池则成为社会能源结构中的新的一大部分。随着社会的发展，太阳能电池体系渐渐庞大。但主要还是分为晶硅、薄膜和钙钛矿。

在整个光电产业中，提高电池的效率是最重要的，另外制备过程中减少原材料的消耗，，降低产品制造和使用过程中对环境的污染影响也是格外重要的，这几点缺一不可，各方面顾及才能制备出优良的电池。

根据太阳能电池的材料类别，制备工艺等等，可以分成五种^[2]。如下图所示：

图1：各种电池的图片

1.2太阳能电池简介

1.2.1晶体硅太阳能电池

它原材料是硅^[3]，可以分成单晶电池以及多晶电池。虽然两类电池在制作工艺和投入使用上各有优缺点，但是在应用上优缺互补，因此他们的发展也不断延续，至今依旧是市场最普遍最常用的电池。

原理：以掺杂不同的物质为引，造成了载流子类型不同，产生扩散电流。电子空穴对因为内部电场而分离，电子移向N区，空穴反向至P区，形成漂移电流。最终两种电流动态平衡。

单晶电池的硅晶片制得的太阳能面板较小，寿命相比其他的电池板更长，通过材料上、结构上的不断研究，不断降低光伏损失，好几种单晶电池效率都超过了25％^[4]。但是自身成本相当高。为了减少硅材料的投入，多晶硅不经历单晶硅的切割制造过程，制备更简单，成本更低，但硅的纯度更低，电池效率也不错，同时体积更大，更占空间。

随着全球，尤其发展中国家，不断地加大投入，不论是单晶硅电池，还是效率比较低一些的(15％到18％左右)^[5]的多晶硅电池，都提高了不少。另外，硅基电池在效率上的进步空间依旧很大，仍旧有许多未尝试的方向可以带来更多电池效率上的提高。

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