毕业论文答辩PPT240

1、,材料科学与工程专业2012级02班,本科毕业论文答辩,钙钛矿太阳能电池薄膜形貌调控与光电性能研究,答辩人：XXX,导师：,2020年7月9日星期四,目录 CONTENTS,绪 论,研究内容和主要工作,实验结果和数据分析,论文结论,1,2,3,4,Chapter,1,绪 论,章节,研究背景,1.1,PSCs自2009年问世以来，发展迅猛，数年内从3.8%的PCE跃升到22.1%,钙钛矿作为光吸收材料，一直是科研工作者研究PSCs的重点与难点,以Cl部分替代钙钛矿中的I可以延长激子的扩散长度、改变带隙、提高光电转换效率,钙钛矿光吸收材料是以CH3NH3PbI为主，研究出诸多制备方法，应用最多的为

2、溶液法和气相沉积法,钙钛矿太阳能电池的结构和工作原理,1.2,光子 电子-空穴对 ETM & HTM 外电路,钙钛矿太阳能电池的结构,钙钛矿太阳能电池的工作原理,研究方向,1.3,Chapter,2,研究内容和主要工作,章节,2.1 合成CH3NH3I 和CH3NH3Cl,以合成CH3NH3I为例， CH3NH3Cl的合成方法相似,2.2 刻蚀和清洗导电玻璃（FTO）,导电玻璃：掺杂氟元素的二氧化锡，FTO,（a）刻蚀FTO制备的PSCs （b）未刻蚀FTO制备的PSCs,未刻蚀：测试时，针状电极易压穿电池接触到X区域，正负极直接接触，电池短路，损害电池和测试仪器 刻蚀：针状电极无法接触到FT

3、O，电池类似断路状态,2.3 制备TiO2致密层（磁控溅射法 & 旋涂法）,磁控溅射法,易出现的问题,通过一系列试验确定了最佳工艺参数： 氩气流量：15sccm；真空度：7.910-4Pa；溅射气压：5Pa 溅射功率：100w；溅射时间： 60min TiO2+10min Ti,2.3 制备TiO2致密层（磁控溅射法 & 旋涂法）,旋涂法（溶液法）,130预热： 蒸发乙醇等有机物，干燥旋涂层 分段式加热：温度升高过快，会造成晶体生长加快，晶粒粗大，甚至会造成膜上出现较大的裂痕 450下退火：TiO2由无定形态变为锐钛矿,均匀致密的TiO2膜，厚度60nm， 但是膜的稳定性没有磁控溅射的好,2.

4、4 两步法制备CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿光吸收层,配制CH3NH3I异丙醇溶液,浓度10mg/mL的碘甲胺异丙醇溶液20mL,2.4 两步法制备CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿光吸收层,CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿薄膜的制备流程,在TiO2膜上旋涂PbI2-xMACl溶液（转速3500rpm，时 间30秒），在70下退火30分钟生成PbI2-xMACl膜；,将制得的膜浸润在10mg/mLCH3NH3I异丙醇溶液中2.5分钟，再用异丙醇冲洗，2000rpm旋干溶剂10s；,最后在70下加热30分钟得到钙钛矿膜CH3NH3PbI3-xClx（x=0, 0.1, 0.15, 0

5、.2, 0.25）。,装配电池的其他步骤,2.6,2.7,制备HTM层,配制HTM溶液：磁力搅拌A液（氯苯、spiro-OMeTAD、4-叔丁基吡啶）和B液（乙腈、双三氧甲烷磺酰亚胺锂） 匀胶机上旋涂30s后手套箱中静置12小时,光阴极制备,光阳极焊铟,-丁内酯擦除部分钙钛矿膜和空穴传输材料， 超声焊将金属铟焊接在FTO的导电面上,真空蒸镀法将金属银蒸镀到空 穴传输层上，膜厚约为50nm,钙钛矿太阳能电池试样,2.5,I,X射线衍射 （XRD） 物相分析,II,扫描电镜（SEM） 微观形 貌分析,III,紫外可见光分光光度记（UV-vis） 吸收光谱,IV,电池量子效率分析（IPCE测试）,V

6、,光伏特性曲线（J-V曲线）分析,2.8 表征方法,2.9 PSCs的基本参数介绍,填充因子（FF）：太阳能电池对外输出的最大功率（Pmax）与开路电压（Voc）和短路电流（Jsc）乘积的比值。,开路电压（Voc）：外电路处于断路时的电压，即J-V曲线上负载电流密度趋 于0时，电压轴上的截距。 短路电流（Jsc）：外电路处于短路时的电流，即J-V曲线上电压值趋于0时，电流轴 上的截距。,钙钛矿太阳能电池的光伏特性曲线,Chapter,3,实验结果和数据分析,章节,PbI2在12.7处（001）特征衍射峰 PbI2含量的减少,3.1 XRD物相分析,PbI2层的XRD,(a)TiO2上PbI2-

7、x mmol MACl膜的XRD图 (b)1115内放大图,PbI2（001）晶面在12.7处的特征衍射峰可观察到 掺入0.1mmol和0.15mmol的MACl，钙钛矿膜的结晶度得到提升,钙钛矿层的XRD分析,(a)CH3NH3PbI3-xClx/TiO2膜的XRD图 (b)1216范围内放大的XRD图,3.2 PbI2层的微观形貌,(a)0mmol (b) 0.1mmol (c) 0.15mmol (d) 0.2mmol (e) 0.25mmol (f) 不同x值PbI2-xmmol MACl膜的照片,微孔数目和尺寸：先减后增,形成一定数量的钙钛矿晶体,(a)0mmol (b)0.1mmo

8、l (c), (f)0.15mmol (d) 0.2mmol (e) 0.25mmol (g) 电池截面图,钙钛矿层的微观形貌（SEM）,钙钛矿的晶粒 尺寸先减后增,微孔数目和尺 寸先减后增,3.3吸收光谱分析（UV-vis）,Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit sed do eiusmod,掺0.15和0.2mmol，钙钛矿膜的光吸收率要高于原始膜 掺杂0.25mmol 波长400-600nm：低 波长600-750nm：高 总体衰减,CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿膜的紫外可见光吸收光谱图,3.4 PSCs的光

9、伏特性曲线,电子空穴对复 合几率的下降,3.5 IPCE分析,加入0.15mmol时，电池最高量子效率从75%提升到84% 在600nm710nm波长内，电池量子效率的上升更加明显 当掺入量达到0.25mmol时，器件的量子效率显著下降。,3.6 电池的平均效率比较,初始和0.15mmolMACl钙钛矿电池的效率分布图,电池的平均效率从9.7%上升到11.4%,论文结论,4,掺杂对PbI2膜的影响,01,掺杂对吸光的影响,掺杂对钙钛矿膜的影响,掺杂对转换效率的影响,04,掺杂量越多，产物中的碘化铅成分越少，碘化铅层上的微孔尺寸和数目先减后增,掺入适量增强钙钛矿膜对某些波长光的吸收率，掺入过多会成整