氧化锡与钙钛矿太阳能电池

目录 第1章 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 二氧化锡的特性与应用 1 1.3 太阳能电池的现状与发展 3 1.3.1 太阳能电池的基本原理 3 1.3.2 太阳能电池的关键参数 4 1.3.3 太阳能电池的分类 6 1.4 新型太阳能电池的电子导体 22 1.4.1 金属氧化物材料 23 1.4.2 有机分子材料 25 参考文献 30 第2章 二氧化锡的制备方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用——溶液法 46 2.1 引言 46 2.2 二氧化锡纳米晶 47 2.2.1 二氧化锡纳米晶薄膜的制备 47 2.2.2 二氧化锡纳米晶薄膜的性质 48 2.2.3 二氧化锡纳米晶薄膜应用在平面钙钛矿太阳能电池 51 2.3 二氧化锡量子点 58 2.3.1 二氧化锡量子点水溶液和薄膜的制备 58 2.3.2 二氧化锡量子点薄膜的性质 58 2.3.3 二氧化锡量子点薄膜在平面钙钛矿太阳能电池中的应用 63 2.4 二氧化锡纳米片 73 2.4.1 二氧化锡纳米片阵列的制备及其反应机理 73 2.4.2 二氧化锡纳米片的性质及钙钛矿太阳能电池的制备与优化 75 2.4.3 二氧化锡纳米片对钙钛矿太阳能电池稳定性影响的探究 89 2.5 本章小结 95 参考文献 95 第3章 二氧化锡的制备方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用——真空法 98 3.1 引言 98 3.2 电子束蒸发二氧化锡 99 3.2.1 实验材料与方法 99 3.2.2 基于电子束蒸发制备SnO2 薄膜的基本性质 101 3.2.3 氧气沉积环境对电子束蒸发制备SnO2 薄膜的影响 102 3.2.4 电子束蒸发制备SnO2 薄膜厚度对器件的影响 104 3.2.5 基于电子束蒸发SnO2 钙钛矿太阳能电池的稳定性表现 106 3.3 脉冲激光沉积二氧化锡 107 3.3.1 实验材料与方法 108 3.3.2 基于PLD-SnO2 电子传输层的钙钛矿太阳能电池 109 3.3.3 基于PLD-SnO2 钙钛矿-PCBM 混合异质结太阳能电池 113 3.3.4 柔性太阳能电池 116 3.4 磁控溅射沉积二氧化锡 117 3.4.1 实验方法 118 3.4.2 射频磁控溅射SnO2 薄膜在钙钛矿太阳能电池中的作用 120 3.4.3 射频磁控溅射条件对材料及器件性能的影响 122 3.5 原子层沉积二氧化锡 129 3.5.1 原子层沉积二氧化锡用于正置结构钙钛矿太阳能电池 130 3.5.2 原子层沉积二氧化锡用于倒置结构钙钛矿太阳能电池 134 参考文献 138 第4章 掺杂二氧化锡的特性及其对钙钛矿太阳能电池性能的影响 143 4.1 引言 143 4.2 镁掺杂的二氧化锡 143 4.2.1 镁掺杂的二氧化锡平面结构 143 4.2.2 镁掺杂的高温SnO2 多孔结构钙钛矿电池 170 4.2.3 高温过程平面及介观SnO2 电池的光伏性能 173 4.3 钇掺杂的低温二氧化锡 187 4.3.1 简介 187 4.3.2 基于Y 掺杂SnO2 (Y-SnO2) 电子传输层的钙钛矿电池制备 187 4.3.3 水热法生长SnO2 纳米片薄膜的性质研究 189 参考文献 196 第5章 二氧化锡的界面修饰及对钙钛矿太阳能电池性能的影响 200 5.1 引言 200 5.2 富勒烯衍生物表面修饰 200 5.3 硅烷自组装界面修饰及钙钛矿电池的光伏性能研究 206 5.4 氧化镁底层修饰 216 参考文献 222 第6章 添加剂处理二氧化锡对钙钛矿太阳能电池性能的影响 227 6.1 引言 227 6.2 水与醇处理 227 6.2.1 简介 227 6.2.2 实验材料 228 6.2.3 SnO2 量子点胶体前驱体的合成方法 228 6.2.4 SnO2 电子传输层的制备 229 6.2.5 钙钛矿前驱体溶液和薄膜的制备 229 6.2.6 空穴传输层和Au 电极制备 229 6.2.7 薄膜和器件表征 229 6.2.8 结果与讨论 230 6.3 双氧水处理 242 6.3.1 简介 242 6.3.2 材料 242 6.3.3 SnO2 及H2O2-SnO2 纳米粒子薄膜的制备 242 6.3.4 器件制备 243 6.3.5 性能表征与分析 243 6.4 氯化氨处理 254 6.4.1 引言 254 6.4.2 实验材料与方法 255 6.4.3 氯钝化SnO2 作为电子传输层制备钙钛矿太阳能电池 257 参考文献 264 第7章 基于二氧化锡的高效钙钛矿太阳能电池优化 269 7.1 引言 269 7.2 钙钛矿晶粒生长与晶界钝化 269 7.2.1 简介 269 7.2.2 基于SnO2/富勒烯电子传输层和Pb(SCN)2 添加剂的钙钛矿电池的制备 270 7.2.3 器件表征 270 7.2.4 结果与讨论 271 7.2.5 小结 284 7.3 有机阳离子掺杂钙钛矿 284 7.3.1 简介 284 7.3.2 实验部分 285 7.3.3 实验结果与讨论 286 7.3.4 小结 293 7.4 稳定剂辅助生长甲脒铅碘钙钛矿 294 7.4.1 简介 294 7.4.2 实验结果与分析 295 7.4.3 小结 306 7.5 两步法钙钛矿结晶和相稳定机制 306 7.5.1 简介 306 7.5.2 实验结果与分析 308 7.5.3 小结 315 7.6 减反层在钙钛矿太阳能电池中的应用 316 7.6.1 简介 316 7.6.2 实验结果与分析 317 7.6.3 小结 321 参考文献 321 第8章 基于二氧化锡的高效钙钛矿太阳能电池空穴传输层优化 327 8.1 引言 327 8.2 酞菁类系列传输层 327 8.2.1 基于酞菁铜空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的研究 327 8.2.2 基于酞菁钯空穴传输层的钙钛矿电池的研究 338 8.2.3 小结 354 8.3 新型咔唑类空穴传输层 355 8.4 金属硫化物界面修饰 368 8.4.1 高迁移率p型硫化铅缓冲层在平面钙钛矿电池中的应用研究 368 8.4.2 热蒸发法制备的无机空穴传输材料硫化铜在平面钙钛矿电池中的应用 386 参考文献 403 第9章 二氧化锡电子导体在其他太阳能电池中的应用 414 9.1 引言 414 9.2 低温二氧化锡用于硫化锑太阳能电池 415 9.3 可耐高温的二氧化锡用于硫化锑太阳能电池 427 参考文献 436 附录 发表论文及授权专利列表 439