Ti2O2纳米棒阵列钙钛矿太阳电池的制备与研究.pdf

摘 要 摘 要 窄禁带半导体Sb S 因其合适的光学带隙，较高的吸光系数，廉价的制造成本而 2 3 引起科研学者的广泛关注。为降低电荷复合率，提高太阳电池的能量转换效率，本 文在TiO 纳米棒阵列为电子传输层的基础上，将窄禁带半导体Sb S 纳米粒子引入 2 2 3 到杂化太阳电池 （有机无机杂化太阳电池和钙钛矿太阳电池）作为光活性材料，通 过优化电池各内部结构，改进杂化太阳电池性能。 1） 将P3HT 与Spiro-OMeTAD 共混后的混合物作为光活性层和空穴传输层， Sb/S Sb S 将其旋涂在由不同锑源和硫源比例 （ ）通过化学浴沉积的带的 2 3 纳米粒子敏 化的TiO 纳米棒 （TiO /Sb S ）复合膜上，制备成杂化太阳电池。紫外-可见光吸收 2 2 2 3 结果表明沉积上Sb S 后明显增加了光吸收范围，J-V测试结果表明当空穴材料为 2 3 P3HT Spiro-OMeTAD 15mg/mL Sb/S 1/1 与 的共混物 （比例为 ），且 时制备的结构 为FTO/TiO /Sb S (1/1)/P3HT:Spiro- OMeTAD(15mg/mL)/Ag 的杂化太阳电池可获得 2 2 3 4.57%的最佳能量转换效率。电化学阻抗和稳态荧光光谱也证实了该条件下电池的界 面复合率低，电子寿命长。 2）将Sb S 纳米粒子引入基于TiO 纳米棒复合膜钙钛矿太阳电池中，紫外-可见 2 3 2 光吸收结果表明Sb S 明显提高了电池的吸光能力，但J-V测试和能级位置分析发现 2 3 Sb S 置于钙钛矿材料前带来的较高的能级势垒对提高钙钛矿太阳电池效率弊大于 2 3 利。 3）通过超声分散法将溶剂热法得到的Sb S 纳米球引入 P3HT 中以制备 2 3 Sb S :P3HT 微异质结构，对比不同比例的Sb S :P3HT 微异质结构对TiO 纳米棒阵 2 3 2 3 2 列钙钛矿太阳电池性能的影响。紫外-可见光吸收光谱发现Sb S :P3HT 微异质结构可 2 3 以提高吸光效果。J-V测试结果表明，添加了Sb S :P3HT 微异质结构的太阳电池效 2 3 率普遍增高，结构为FTO/TiO NR/ Perovskite/Sb S :P3HT-15/Spiro-OMeTAD/Ag 的钙 2 2 3 钛矿太阳电池，其能量转换效率最高为15.56%。电化学阻抗性能测试及稳态荧光光 谱同样证明了Sb S :P3HT 微异质结构可以促进光生电荷的分离和传输，使其电荷界 2 3 面复合率明显降低，电子寿命增长，明显提高钙钛矿太阳电池的能量转换效率。 关键词 TiO 纳米棒；Sb S ；Perovskite；Spiro-OMeTAD；Sb S :P3HT 微异质结构； 2 2 3 2 3 杂化太阳电池 I