毕业论文答辩PPT

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易出现的问题
膜的电导率差别太大
同批样品经过蒸银后，用数字 源表测试得到电阻值差异太大
Problem
TiO2膜太厚
根据优化工艺制备出来的膜厚 都超过150nm,不利于提高性能
通过一系列试验确定了最佳工艺参数：
氩气流量：15sccm；真空度：7.9×10-4Pa；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）
配制 浆料
旋涂 浆料
130℃预 热处理
退火 结晶
制备TiO2致密层过程图
TiO2致密层退火工艺图
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
PbI2质量/g 0.231 0.231 0.231 0.231 0.231
MACl质量/g 0
0.00337 0.00505 0.00674 0.00842
DMF/mL 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
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
微孔数目和尺 寸先减后增
(a)0mmol (b)0.1mmol (c), (f)0.15mmol (d) 0.2mmol (e) 0.25mmol (g) 电池截面图
3.3吸收光谱分析（UV-vis）
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4 论文结论
掺杂对PbI2膜的影响
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
01
掺杂对吸光的影响
掺入适量增强钙钛矿膜对某 些波长光的吸收率，掺入过 多会成整体吸收性能的衰减
03
掺杂对钙钛矿膜的影响
掺杂会影响钙钛矿晶体的结晶度， 随着MACl掺入量的增加，钙钛 矿晶体的结晶性呈现先增后减
钙钛矿太阳能电池的结构
钙钛矿太阳能电池的工作原理
1.3
研究方向
低温合成CH3NH3I 和 CH3NH3Cl
两步法沉积钙钛矿光吸收层
改变掺杂量，研究其对钙 钛矿膜和光电性能的影响
以CH3NH3Cl为氯源，向 CH3NH3PbI3掺杂Cl元素
Chapter
章 节
2 研究内容和主要工作
2.1 合成CH3NH3I 和CH3NH3Cl
掺0.15和0.2mmol，钙 钛矿膜的光吸收率要高 于原始膜
CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿膜的紫外—可见光吸收光谱图
掺杂0.25mmol 波长400-600nm：低 波长600-750nm：高 总体衰减
3.4 PSCs的光伏特性曲线
样品 0 mmol 0.10mmol 0.15mmol 0.20mmol 0.25mmol
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600nm~710nm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%
02
掺杂对转换效率的影响
掺入适量增强其器件转换效率， 但过量掺杂会造成效率的衰减
04
材料科学2012-2班 江晨辉
感谢关注！
Thank you for your attention！
欢迎老师们提问！
Voc（V） 0.90 0.95 0.97 0.93 0.80
Jsc（mAcm-2） 17.31 16.86 19.40 17.87 9.41
FF（%） 66.15 62.67 68.91 67.99 61.21
电子—空穴对复 合几率的下降
（%） 10.32 10.06 13.06 11.36 4.61
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 两步法制备CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿光吸收层
按照下表参数配制PbI2-xMACl前驱体溶液
溶液编号 0 mmol 0.10 mmol 0.15 mmol 0.20 mmol 0.25 mmol
刻蚀：针状电极无法接触到 FTO，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
氩气流量/sccm
真空度/Pa 溅射气压/Pa 溅射功率/w
溅射时间/min TiO2 Ti
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锌 粉 （ Zn ） 均匀涂覆
待刻蚀区
切割导电玻璃 粘贴胶带
1:1混合均匀 滴在锌粉上
导电玻璃刻蚀流程图
浓盐酸 （HCl）
去离子水 （H2O）
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
（a）刻蚀FTO制备的PSCs （b）未刻蚀FTO制备的PSCs
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：ＸＸＸ
2020年7月22日星期三
1 绪论
目录
CONTENTS
2 研究内容和主要工作 3 实验结果和数据分析
4 论文结论
章 节
Chapter
1
绪论
1.1
研究背景
PSCs的研究状况
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%
光分光光度
率分析
记（UV-vis） （IPCE测试）
吸收光谱
光伏特性曲 线（J-V曲 线）分析
2.9 PSCs的基本参数介绍
• 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
配制PbI2-xMACl溶液
旋涂 退火
PbI2-xMACl膜
配制CH3NH3I溶液
旋涂、冲洗 旋干、退火
钙钛矿膜
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；
PbI2含量的减少
(a)TiO2上PbI2-x mmol MACl膜的XRD图 (b)11°~15°内放大 图
钙钛矿层的XRD分析
(a)CH3NH3PbI3-xClx/TiO2膜的XRD图 (b)12°~16°范围内放大的XRD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
钙钛矿作为光吸收材料，一直是科研工作者研究PSCs的重点与难点
钙钛矿光吸收材料是以CH3NH3PbI为主，研究出诸多制备方法， 应用最多的为溶液法和气相沉积法 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
1.2
钙钛矿太阳能电池的结构和工作原理
光子 电子-空穴对 ETM & HTM 外电路
微孔数目和尺 寸：先减后增
3.2 PbI2层的微观形貌
形成一定数量 的钙钛矿晶体
(a)0mmol (b) 0.1mmol (c) 0.15mmol (d) 0.2mmol (e) 0.25mmol (f) 不同x值PbI -xmmol MACl膜的照片
钙钛矿层的微观形貌（SEM）
钙钛矿的晶粒 尺寸先减后增
光阴极制备
真空蒸镀法将金属银蒸镀到空 穴传输层上，膜厚约为50nm
2.7
2.6
光阳极焊铟
γ-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
钙钛矿太阳能电池试样
2.8 表征方法
I
II
III
IV
V
X射线衍射 （XRD） 物相分析
扫描电镜 （SEM）
微观形 貌分析
紫外—可见 电池量子效
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95Hale Waihona Puke Baidu
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最后在70℃下加热30分钟得到钙钛矿膜 CH3NH3PbI3-xClx（x=0, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25）。
装配电池的其他步骤
2.5
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
时，电流轴 上的截距。
• 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。
钙钛矿太阳能电池的光伏特性曲线
Chapter
章 节
3 实验结果和数据分析
3.1 XRD物相分析
PbI2层的XRD
PbI2 在 12.7° 处 （ 001 ） 特 征 衍 射峰
以合成CH3NH3I为例，
CH3NH3Cl的合成方法相似
CH3NH2 醇溶液
HI溶液
N2氛围 0℃冰浴
CH3NH3I 溶液
旋转蒸发
CH3NH3I 粗制粉体
乙醚纯化 真空干燥
CH3NH3I 纯净粉末
CH3NH3I粉体合成流程图
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