童鞋论文网专业提供代写本科论文、代写硕士论文、代写职称论文、代写毕业论文、论文发表等服务,上万成功案例,欢迎咨询。 网站地图  |  加入收藏  |  设为首页
童鞋论文网
热门搜索
行政 教育 营销 法律 经济 护理 心理 会计 文学 工商 计算机 旅游
站内搜索:
童鞋论文网
 当前位置:童鞋论文网 > 毕业论文 > 文章正文
 
有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法探讨
论文作者:童鞋论文网  论文来源:www.txlunwenw.com  发布时间:2019/3/8 8:40:33  

摘要:钙钛矿薄膜的成膜性能差主要是由前驱体溶液的粘度,溶剂体系以及前驱液与基底的接触能力决定的,因此合理优化制备工艺对于提升钙钛矿薄膜的质量具有十分重要的意义。本文分别从溶液法、蒸发法对有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法进行了相关探讨。

关键词:有机无机杂化钙钛矿薄膜 制备方法

钙钛矿作为光吸收层时,材料的结晶度和以及薄膜的形貌会对器件的性能产生显著的影响。高结晶度,光滑致密的钙钛矿吸收层能够促进薄膜内部光生载流子的产生和分离,粗糙的,存在明显孔隙的钙钛矿薄膜会导致吸光度和光生电流的下降,同时孔隙的存在会使电子传输层和空穴传输层得以部分接触,增加了漏电流路径,减少了器件的并联电阻进而降低了器件的性能。钙钛矿薄膜的成膜性能差主要是由前驱体溶液的粘度,溶剂体系以及前驱液与基底的接触能力决定的,因此合理优化制备工艺对于提升钙钛矿薄膜的质量具有十分重要的意义。有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法一般主要有溶液法[57,58,62-65]和蒸发法[16,66,67]两种方式,而溶液法又分为一步法[68,69]与两步法[36,37,70]。根据相关的文献报道,截止今日,无论采用哪种方式来制备钙钛矿薄膜都可以制备出均匀致密的高质量薄膜。

1溶液法

溶液法可以分为一步法和两步法。在制备钙钛矿电池过程中一步法最为常见,一般指的是将一定量化学计量比的碘化铅(PbI2)和甲基碘化胺(CH3NH3PbI3)溶解到一定的极性溶剂中。如N,N-二甲基甲酰胺(DMF),二甲基乙酰胺(DMAC),二甲基亚砜(DMSO),γ-丁内酯,N-甲基-吡咯烷酮(NMP)或者各种溶剂的混合溶剂。之后通过旋涂的方法在光滑致密的TiO2电子传输层或PEDOT:PSS空穴传输层上涂覆一层厚度大约为400 nm的钙钛矿薄膜,然后通过加热退火使溶剂充分挥发,最终得到钙钛矿薄膜,然而由于溶剂挥发速率的不同,钙钛矿形成的放射性形貌不足以覆盖整个TiO2基底,会导致较差的电池性能以及稳定性。因此在制备钙钛矿薄膜的过程中,制备工艺以及实验条件尤为重要。但最近几年的研究表明,在一步法制备过程中通过溶剂工程可以改善钙钛矿薄膜的形貌并提升器件的光电转换效率和稳定性能。在前驱体溶液配置过程中可以采用不同的溶剂体系,通过合理优化混合溶剂的比例可以获得高结晶度致密的钙钛矿光吸收层。Seok课题组采用的反溶剂法成为了当下制备高质量钙钛矿薄膜的主流方案[71],在钙钛矿薄膜旋涂过程中,在其表面迅速滴加一定量的反溶剂(非极性溶剂甲苯或者氯苯)来快速清洗掉多余的极性溶剂来达到快速结晶的目的。Fang等人采用溶剂工程,使用不同溶剂体系摸索出了无须退火的反溶剂工艺,即采用DMAC:NMP比例为5:1,使用甲苯为反溶剂制备了结晶度非常高的钙钛矿薄膜[72]。

一步法的制备流程简单易学,但是由于钙钛矿成膜过程的不均一性导致器件的重复性较差,相比较于一步法的制备工艺流程,两步法的制备工艺能够制备出更加致密的薄膜。两步法一般将一定浓度的PbI2溶液滴加在70℃的TiO2电子传输层基底上,待溶剂挥发完全后将其浸渍在一定浓度的CH3NH3PbI3异丙醇溶剂当中,让其反应生长出一层钙钛矿薄膜,同时也可以采用旋涂的方法将该溶液旋涂在PbI2薄膜上进行退火处理得到钙钛矿薄膜。两步法的制备工艺主要用来制备平面结构的钙钛矿太阳能电池[73-77],Michael Grätzel教授课题组于2015年采用两步法成功的控制了钙钛矿薄膜的生长过程,实现了15%的光电转换效率[36]。

2蒸发法

蒸发法又称之为气相沉积法,通过蒸发法制备的薄膜质量并不优于溶液法制备的钙钛矿薄膜,同时蒸发法存在着能耗高,对设备要求高的缺点,发展空间受到了一定的限制,因此蒸发法只是作为一种研究方法来研究钙钛矿太阳能电池产业化的一种可能性。2013年,Snaith课题组采用了双源共蒸的方案,采用PbCl2和CH3NH3PbI3在不同温度同时蒸发制备了钙钛矿太阳能电池,取得了15.4%的效率。同年Yang Yang课题组采用了一步蒸发的方法制备了器件,首先采用溶液法在TiO2电子传输层基底上旋涂一层PbI2,然后通过蒸发CH3NH3PbI3的方式使PbI2与CH3NH3PbI3蒸汽反应来获得致密均匀的钙钛矿薄膜,制备器件后得到了12.1%的效率。随后的许多类似研究虽然在光电转换效率方面取得了一定的突破,但由于此种工艺本身存在的弊端致使该制备工艺在钙钛矿太阳能电池产业化的道路上泥泞坎坷。

参考文献

[1] Chapin D M, Fuller C S, Pearson G L. A New Silicon p‐n Junction Photocell for Converting Solar Radiation into Electrical Power [J]. Journal of Applied Physics, 1954, 25(5): 676-677.

[2] Green M A, Emery K, Hishikawa Y, et al. Solar cell efficiency tables (version 35) [J]. Progress in Photovoltaics Research & Applications, 2010, 18(2): 144-150.

[3] Chen L M, Hong Z, Li G, et al. Recent Progress in Polymer Solar Cells: Manipulation of Polymer:Fullerene Morphology and the Formation of Efficient Inverted Polymer Solar Cells [J]. Advanced Materials, 2009, 21(14-15): 1434-1449.

[4] Li B, Wang L, Kang B, et al. Review of recent progress in solid-state dye-sensitized solar cells [J]. Solar Energy Materials & Solar Cells, 2006, 90(5): 549-573.

[5] Romeo N, Bosio A, Canevari V, et al. Recent progress on CdTe/CdS thin film solar cells [J]. Solar Energy, 2004, 77(6): 795-801.

[6] Heller A, Miller B. Some recent progress in semiconductor-liquid junction solar cells [J]. Electrochimica Acta, 1980, 25(1): 29-41.

[7] Chen J, Cai X, Yang D, et al. Recent progress in stabilizing hybrid perovskites for solar cell applications [J]. Journal of Power Sources, 2017, 355: 98-133.

[8] Contreras M A, Egaas B, Ramanathan K, et al. Progress toward 20% efficiency in Cu(In,Ga)Se2 polycrystalline thin‐film solar cells [J]. Progress in Photovoltaics Research & Applications, 1999, 7(4): 311–316.

上一篇:多孔伤口敷料材料的制备方法探讨     下一篇:聚酯的固相缩聚影响因素研究
 
论文客服 95702844
论文热线18796337551
本站网址 www.txlunwenw.com
郑重承诺 原创,包修改,包通过!
童鞋论文网真诚欢迎新老客户的光临与惠顾!
 
 热门文章
· 住宅建设用地使用权续期研究
· 用户锁定效应视角下的网易云音
· 众筹产品创新性对融资绩效的影
· 摩拜共享单车可持续盈利研究
· 社交媒体中不实信息转发主体心
· 基于网络平台的SPA模式研究——
· 基于游客感知的云台山景区微信
· 新媒体时代背景下乡村旅游企业
· 上市公司内部控制信息披露探讨
· 中美贸易战下我国的战略转型研
 
 推荐文章
· 北京首钢盈利能力研究
· 互联网+下广州市出租车行业面临
· 偶像养成类网络综艺节目《创造
· 网络小说《花千骨》的爱情描写
· 来源于真实的感动——评《我不
· 方酸菁染料的理化性质及合成研
· 武功整复与传统运动处方对肩颈
· 新巨丰在无菌包装行业中的竞争
· 我国奢侈品市场公关营销现状及
· 城市独生子女家庭养老研究
 
 相关文章
· 多孔伤口敷料材料的制备方法探
· 碳膜的制备方法探讨
· 茶多酚氧化产物制备方法研究进
· 论当代中国画应该站在传统的基
· 新木刻艺术“经纪人”鲁迅研究
· 从“人史”浅谈鲁迅与浙东学派
· 张锐锋散文集《文学王》解构
· 参考文献在毕业论文中所反映出
· 工科本科生毕业论文质量提高研
· 高职高专毕业论文质量提高探讨

论文原创,准时交稿,包修改,包通过,八年信誉,品质保证
童鞋论文网提供代写本科论文,代写专科论文,代写毕业论文,代写职称论文,代写硕士论文,论文发表及查重服务
备案号:苏ICP备11011187号-1 苏公网安备32030502000117号
版权归童鞋论文网所有 禁止一切商用盗用