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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光阳极材料分类号密级UDC编号本科毕业论文题目化太阳能电池的性能测试院物理科学与技术学院专业年级学生姓名陈武斌学号XX指导教师唐一文二一年五月华中师范大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的
2、规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密，在_年解密后适用本授权书。2、不保密。学位论文作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录内容摘要1关键词1Abstract1KeyWords21.绪论32.染料敏化太阳能电池4染料敏化太阳能电池简介4DSSCs的工作原理4染料敏化半导体的基本过程73.有关太阳电池的性能参数7开路电压7短路电流8最大输出功率8填充因子8转换效率8
3、4实验原理95.实验步骤106结果分析11样品形貌分析11样品的电池性能测试分析12总结14参考文献15致谢16内容摘要：面对日益严重的能源危机，越来越多的国家正在积极寻找新的可替代能源。太阳能是一种取之不尽的洁净能源，而太阳能电池将这种辐射能转换成了方便人类使用的电能。染料敏化太阳能电池的制作工艺简单、稳定性高、寿命长、成本低，现在已经成为国际各个研究机构开发和研究的热点。本篇论文研究的就是染料敏化太阳能电池的光阳极材料，实验制备了棱柱状多孔的ZnO等级结构阵列膜。这种多孔结构能够提高比表面积，吸收更多的染料分子，棱柱状等级结构能够有效的散射阳光，增加阳光的吸收率。这种棱柱状多孔结构还近似的
4、可以看成一种单晶结构，有利于光生电子在ZnO中的传输。基于以上诸多优点，这种结构有利于提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率。实验采用低温化学浴沉积法在ZnO基底上制备出了棱柱状的Zn(OH)F阵列，烧结后得到了棱柱状多孔结构。将样品染料敏化后组装成太阳能电池，测量其电池性能得到了%的光电转换效率。关键字：染料敏化太阳能电池，ZnO，多孔，棱柱阵列Abstract:Facedwithanincreasinglyseriousenergycrisis,moreandmorecountriesareactivelylookingfornewalternativeenergysources.Solar
5、energyisacleaninexhaustibleenergy,andsolarcellsconvertradiantenergyintoelectricalenergytofacilitatehumanuse.Dye-sensitizedsolarcellhashasbecomeahotspotintheareaofenegybecauseofitssimplefabricationprocess,highstability,longlife,andlowcost.ThisworkreportssomeresultsontheZnOphotoanodofDSSCs.PorousZnOpr
6、ismatichierarchicalstructurewassuccessfullyobtainedbyatwo-stepsynthesismethod.ThenovelstructureisexpectedtosignificantlyimprovetheefficiencyofDSSCowingtoitsrelativelyhighsurfaceareaandenhancedlightscatteringcapability.Meanswhile,theprismexhibitssingle-crystalwhichisfacilitatingthetransmissionoftheel
7、ectronintheZnO.TheporousZnOprismarraysonFTOglasssubstratewereobtainedbyalowtemperaturechemicalbathsynthesisofZn(OH)Fprecursorandafollowingannealingprocess.TheJ-Vmeasurementexhibitsthattheenergyconversionefficiencyinourexperimentisonly%.Keyword：Dye-sensitizedsolarcells，porous，ZnO,prismarray1绪论当电力、煤炭、
8、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。全球太阳能1电池产业1994-XX年10年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。XX年全球太阳能电池安装规模已达1744MW，较XX年成长19，整个市场产值已正式突破100亿美元大关。XX年全球太阳能电池产量达到3436MW，较XX年增长了56%。太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费
9、的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这钙钛矿太阳能电池的光物理摘要溶液制备法制备的有机-无机杂化钙钛矿型太阳能电池，是光伏领域的一种新型太阳能电池新型材料，其光电转换效率已经超过17%，并且在该领域产生了巨大影响。这篇文章中，在这类新的光伏材料中，关于载流子动力学和电荷转移机制中的光物理和新的发
10、现，进行了检验和提炼。一些开放性物理问题也将被讨论。关键词：甲基氨碘化铅，钙钛矿型太阳能电池，光物理，瞬态吸收光谱，电荷动力学，电荷转移机制1.引言有机无机杂化钙钛矿型太阳能电池是在低成本光电池的研究中的最主要的突破。在这大约5年的期间里，这些溶液加工制备的太阳能电池成为第三代太阳能电池的先驱，比如有机太阳能电池，染料敏化太阳能电池，量子点太阳能电池。尽管，在最近举行的材料研究学会XX春季会议报告中声称，电池的转化效率已经达到了%，但是到目前为止，能够证明确定的记录是%，而在XX年，这个记录只有%。相比较而言，染料敏化太阳能电池需要二十多年的研究才超过10%的转化效率。尽管在器件性能的显著增加
11、，但钙钛矿型太阳能电池中的光物理机制仍然是不明确的。在本文中，我将首先简要地回顾了目前的钙钛矿型太阳能电池领域的进展，然后追踪一下光物理研究的发展。我还会强调一下钙钛矿中电子和空穴的扩散长度，CH3NH3PbI3的热空穴冷却动力学和放大自发辐射的发现。最后，在这些材料中，一些关于光物理的问题也会进行讨论。2.有机无机钙钛矿太阳能电池三维的有机无机钙钛矿电池的结构钙钛矿是一般化学式为AMX3化合物的总称。A阳离子在立方晶胞的8个角上，M阳离子被6个X阴离子包围，位于PbI64-八面体的中心。如图1，CH3NH3PbI3情况。尽管钛酸钙的通用名称有着相同的“钙钛矿”标签，但有机无机钙钛矿材料与他们
12、同名仅仅是因为他们的结构。在纳米科学发展的19世纪80年代，这类杂化材料能够形成三维到零维与PbI64-八面体单元的类似物，直到把晶胞已作为广泛应用在半导体介观量子限制效应模型而深入研究。CH3NH3PbX3是广泛调查的光伏材料的选择，这个材料由3D八面体网状结构形成。该领域和基本器件结构的概述光电池CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3的应用可以追溯到XX年T.Miyasaka及其合作者所开展的工作，他们把这些材料作为光吸收材料，在TiO2介孔层和卤化物电解质上面，达到了%的光电转换效率。随后在XX年，Park和他的合作者将这种液态电解液钙钛矿电池进一步优化，使效率达到了%，然而，材料
13、的稳定性以及容易在液体中溶解的性质为这些早期的电池带来了麻烦。在XX年，N.G.Park,M.Gr?tzel在电池的稳定性和效率上取得了重要的突破，实现了%的光电转换效率。接下来的工作，H.J.Snaith,T.Miyasaka和他们的合作者使用混合的卤化物CH3NH3PbI3-xClx分别做在TiO2介孔层和Al2O3层，其中用惰性的Al2O3层作为支撑层的电池转换效率达到了%这一发现，说明了钙钛矿N型半导体的特性。M.Gr?tzel和他的合作者的工作，使钙钛矿材料的双极性质更加明显，他们制备了没有空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，使转换效率达到%，。图是介孔钙钛矿电池无空穴传输层的示意图。B是薄膜装的钙钛矿太阳能电池。接下来关于太阳能电池的转换效率取得具有里程碑意义的提升，是由M.Gr?tzel和他的团队实现的。他们使用两部法在介孔TiO2层上制备钙钛矿层。接着H.J.和他的团队用气相沉积法制备的平面异质结太阳能电池，达到%的转化效率。接下来，进行一系列的改进的器件性能的尝试，不久之后，效率逐步提高，和相当大的激子结合能，技术从光吸收和磁吸收以及随温度变化的光致发光日和温度依赖性吸收光谱已被用来估计Eb。CH3NH3PbBr
