氯苯反溶剂制备p-i-n型钙钛矿太阳能电池的性能优化

在使用反溶剂辅助的一步旋涂法制备钙钛矿太阳能电池（Pero-SCs）中的钙钛矿层时,前驱体溶液的配方对反溶剂的种类十分敏感。目前对反溶剂的研究主要集中在反溶剂的种类上, 少有研究针对某一种反溶剂,结合前驱体溶液的溶剂组分和反溶剂的滴加时间与用量来探索最优制备条件。基于此,将氯苯作为反溶剂,在碘化铅（PbI2）: 氯化铅（PbCl2）: 甲基碘化铵（MAI）= 1.25 M: 0.15 M: 1.3 M且溶剂为γ-丁内酯（GBL）和二甲基亚砜（DMSO）的体系中,当前驱体溶液溶剂体积比为7:3,反溶剂用量为500 μL,反溶剂滴加时间为倒数第10 s时,制备的钙钛矿薄膜晶粒小且致密,表面粗糙度较小,结晶度、吸光度和缺陷状态均为最佳,最终得到的最佳电池效率为14.90 %。     

基于环境友好的绿色反溶剂法的高效CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池

CH₃NH₃PbI₃(MAPbI₃)钙钛矿电池的能量转换效率与钙钛矿薄膜质量密切相关。为了获得高质量的钙钛矿薄膜，通过优化薄膜制备方法和工艺流程，发现绿色反溶剂乙酸丙酯和丙二醇甲醚能促进PbI₂粒子的成核，提供CH₃NH₃PbI₃钙钛矿晶体的异相成核位点，从而促进钙钛矿晶体的快速生长。研究表明，与常用的有毒溶剂氯苯处理的钙钛矿薄膜相比，通过乙酸丙酯和丙二醇甲醚处理的薄膜晶粒较大，均方根值较低，表面粗糙度获得较大优化，可以获得晶粒尺寸均匀、接近钙钛矿载流子扩散长度的全覆盖钙钛矿薄膜。测试不同处理条件下的器件性能发现，与氯苯处理的CH₃NH₃PbI₃钙钛矿太阳能电池(能量转换效率为17.86%)相比，绿色反溶剂丙二醇甲醚处理的器件的最佳效率为21.60%,提高近21%,该实验结果对今后获得环境友好的高质量钙钛矿型太阳能电池具有一定的参考价值和指导意义。     

反溶剂两步法制备TiO_2/CH_3NH_3PbI_3钙钛矿太阳能电池

一种基于钙钛矿结构碘铅甲胺薄膜太阳能电池由于成本低、光电效率高而成为研究热点.本文介绍一种反溶剂两步法制备平整均一钙钛矿薄膜太阳能电池的新工艺,即在旋涂碘化铅的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液时立刻滴加反溶剂氯苯,从而促进结晶.对器件和薄膜的分析显示该技术在旋涂时改变了钙钛矿成核和晶体生长动力学,其有利于制备出平整均一的钙钛矿薄膜.利用该方法制备的固态介孔结构太阳能电池,其效率达到了12.081%(在标准太阳光条件下测试),且电池的工艺重复性明显提升.     

LaNiO_3缓冲层对Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3薄膜微结构和介电性能的影响

利用射频磁控溅射法,在Pt/Ti/SiO2/Si和LaNiO2/Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜.采用X-ray衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM),研究了两种衬底上BST薄膜样品的结晶性和表面形貌.结果表明:BST薄膜材料均为钙钛矿相,直接生长在硅衬底上的BST薄膜无择优取向,晶粒尺寸为20～30 nm,而LaNiO2缓冲层上生长的BST薄膜则为(100)择优取向,晶粒尺寸约为150～200 nm.室温下测试了薄膜的介电性能.研究结果表明,LNO缓冲层显著提高了BST薄膜的介电常数和介电可调率.     

脉冲激光镀膜工艺制备BiFeO3-CoFe2O4多铁性复合薄膜

采用脉冲激光镀膜（PLD）工艺,在Pt（111）/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了柱状结构0.7BiFeO₃-0.3CoFe₂O₄（BFO-CFO）多铁性复合薄膜.在薄膜的沉积过程中,通过自组装生长实现钙钛矿结构BiFeO3和尖晶石结构CoFe₂O₄相的形成以及两相分离.探索了BFO-CFO复合薄膜的生长条件和机制,研究了薄膜厚度对BFO-CFO复合薄膜结构和性能的影响.     

在（001）Y-ZrO2上沿a/b轴取向生长Bi3.15Nd0.85TiO12铁电薄膜

用sol-gel工艺在（001）钇稳定ZrO2（YSZ）单晶衬底上制备了层状钙钛矿型Bi3.15Nd0.85Ti3O12（BNdT）铁电薄膜。X射线衍射结果显示,薄膜沿a/b轴择优取向生长,择优取向度约48%;透射电镜观察到薄膜厚约385 nm,其中晶粒呈柱状生长,晶粒横向尺寸100-200 nm。分析发现,薄膜在结晶过程中快速升温有助于晶粒沿a/b轴取向生成核。     

CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜退火升温速率对其光伏性能的影响

采用一种简便的两步连续沉积新工艺,成功制备出较纯相的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜,考查了退火过程中升温速率对钙钛矿薄膜成膜质量及其与TiO_2薄膜形成平面异质结光伏性能的影响.结果表明,恰当选择升温速率对钙钛矿薄膜的形貌、致密性以及晶粒尺寸等参数的优化至关重要;当调控升温速率为3℃·min~(-1)时,可获得表面平整、平均晶粒尺寸较大、结构致密的钙钛矿薄膜.该薄膜具有明显改善光吸收特性和载流子抽取效率,进而使其组成的FTO/TiO_2/CH_3NH_3PbI_3/P3HT/Au钙钛矿平面异质结太阳能电池的光电转换效率提高至5.95%.     

溶胶—凝胶法制备（Ba0.5Sr0.5）TiO3铁电薄膜及电性能研究

了一种以水为溶剂的（Ba0.5Sr0.5)TiO3(BST)源溶液,用Sol-Cel技术制备出BST薄膜,并研究了薄膜的结构和电性能,结果表明,厚度为160nm,700度保温1h的（Ba0.5Sr0.5)iO3薄膜呈现纯钙钛矿结构,在室温下,介电常数为220,介电损耗为0．047,漏电流密度为8.0*10^-8A/cm2,进一步研究发现,随着烧结温度的升高,薄膜的介电常数增高,介电损耗降低。     

不同基片生长γ'-Fe4N薄膜的结构及其磁学性能

采用直流磁控溅射方法, 保持氩气流量不变, 控制氮气的体积分数为10%,125%,15%, 分别用Si（100）单晶和SrTiO₃（100）单晶基片制备Fe N薄膜. 用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等方法对两种不同基片生长Fe N薄膜的结构及磁学性能进行表征. 结果表明: 在SrTiO₃（100）单晶基片上得到了单相γ′-Fe₄N薄膜, 与Si（100）基片上的样品相比, SrTiO₃（100）更有利于诱导γ′-Fe₄N薄膜的取向性生长; 当氮气的体积分数约为12.5%时, 制备单相γ′-Fe₄N薄膜的晶粒结晶度较好, 且饱和磁化强度较高, 矫顽力比Si（100）为基片获得的Fe N薄膜样品低, 软磁性能较好.     

SnO2和TiO2薄膜在钙钛矿材料上的原子层沉积工艺

金属电极与卤素之间的扩散反应是造成钙钛矿太阳电池(PSC)衰退的重要因素,而利用原子层沉积(ALD)技术在金属电极和钙钛矿活性层之间沉积致密且电学性能良好的缓冲层,是解决上述问题的优选方案之一.本文主要研究了利用ALD技术在金属有机卤化物钙钛矿材料上沉积SnO₂和TiO₂薄膜的工艺兼容性问题.通过X线衍射和紫外-可见吸收光谱等技术,表征了分别作为钛源和锡源的四(二甲氨基)钛(TDMATi)和四(二甲氨基)锡(TDMASn)脉冲以及不同温度下水脉冲对钙钛矿薄膜结构的影响,分析了不同前驱体源的脉冲及吹扫时间对薄膜沉积模式的影响,获得了与钙钛矿材料相兼容的SnO₂和TiO₂薄膜的优化ALD工艺.将优化后的SnO₂和TiO₂薄膜ALD工艺应用于倒置PSC制备,对电池的J-V曲线和大气环境下的稳定性测试结果表明,基于ALD技术沉积的SnO₂和TiO₂缓冲层的引入,使得PSC的稳定性明显改善,而且其功率转换效率也有所提高.     

化学溶液沉积法制备Pb0.5Ba0.5TiO3薄膜的结构及电学性能研究

采用化学溶液沉积法在Pt/TiO2/SiO2/Si基片上制备钛酸铅钡Pb0.5Ba0.5TiO3(PBT)薄膜.薄膜呈纯钙钛矿结构,无杂相生成.此外,薄膜表面光滑致密、没有微裂痕.薄膜得到的晶粒尺寸较小,约为17 nm.在700℃ lh退火的薄膜有良好的电学特性,在1 kHz频率下测量得到的介电常数、损耗因子分别约为265和5％;此外,在500 kV/cm电场驱动下,薄膜得到的剩余极化(2Pr)约为16 μC/cm2,矫顽电场(Ec)约为110 kV/cm.这些结果表明,PBT固溶体薄膜有望成为铁电器件的候选材料.     

预热温度对Sb2（S,Se）3薄膜性能的影响

通过溶胶凝胶法研究不同预热温度（140℃、170℃、200℃、230℃）对Sb₂（S,Se）₃薄膜性能及其太阳电池转化效率的影响,利用XRD、Raman、SEM、UV、光电化学测试对Sb₂（S,Se）₃薄膜结构与光电性能进行表征,并对制备的薄膜器件进行I-V特性曲线表征。由XRD衍射和Raman散射测试表明,硒化后的样品均掺入了Se原子。预热温度为200℃时,Sb₂（S,Se）₃的（120）、（130）、（230）衍射峰相对强度最大,表明晶体结晶质量提升的同时,具有一定取向。SEM表征发现,Sb₂（S,Se）₃薄膜的形貌以及薄膜表面平整度与前驱体的预热温度密切相关;合适的衬底预热温度（200℃）可以快速将有机溶剂分解挥发,使Sb₂S₃前驱体薄膜迅速沉积在衬底表面。200℃时Sb₂（S,Se）₃薄膜光电性能最好,暗电流相对最平稳...     

ZnO/TiO2复合薄膜的制备及其光学性能的研究

利用溶胶-凝胶法（Sol-Gel）制备ZnO、TiO₂多层复合薄膜.测试手段采用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）分别对薄膜的结构、形貌和光学性能进行表征.研究固定浓度的ZnO在不同浓度的TiO₂上进行叠涂的复合薄膜的光学性能.实验分别制备浓度为0.45 mol/L/0.45 mol/L、0.45 mol/L/0.55 mol/L、0.45 mol/L/0.65 mol/L、0.45 mol/L/0.75 mol/L的ZnO/TiO₂双层膜.实验再进一步研究,在双层膜性能最好的薄膜的浓度基础上增加薄膜层数,制备TiO₂/ZnO/TiO₂3层膜.结果表明：浓度为0.45 mol/L/0.55 mol/L的双层ZnO/TiO₂复合薄膜的结晶质量好,吸光度较强,禁带宽度值为3.39 eV.将ZnO和TiO₂薄膜复合后,会产生一个新的杂质能级,电子跃迁时能量增加,载流子迁移速度降低,禁带宽...     

基于原位法制备的钙钛矿量子点的发光稳定性探究

针对钙钛矿量子点材料的稳定性问题,采用原位法制备了CsPbBr₃钙钛矿发光薄膜,并通过X射线衍射和AFM图像对薄膜进行了结构表征。利用355 nm的紫外光对薄膜进行了泵浦,研究了该薄膜被多次加热、降温以及泡水后的荧光变化。实验发现,此方法制备的钙钛矿薄膜在被多次加热后,降温过程中荧光具有可恢复性,同时泡水后具有很好的疏水稳定性.     

退火工艺对PLT薄膜结晶性能的影响

用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了掺镧钛酸铅(PLT)铁电薄膜.研究了不同退火工艺对PLT薄膜结构的影响.发现在PbO气氛下退火能很好地抑制铅的挥发而得到具有钙钛矿结构的PLT薄膜.随着退火温度的逐渐升高,PLT薄膜的相经历了钙钛矿相-焦绿石相共存→纯钙钛矿相→钙钛矿相-焦绿石相共存的变化.探讨了焦绿石相的结构在铁电薄膜中的成因.发现随着退火温度的逐渐升高,PLT薄膜的晶粒逐渐增大,钙钛矿相质量百分比越高,轴比(c/a)也越大,PLT薄膜的铁电性越强.     

SrFeO3-δ纳/微米纤维的制备及其磁性

利用静电纺丝法与溶胶 凝胶技术, 制备PVP/Sr(OOCCH₃)₂·0.5H₂OC₁₅H₂₁FeO₆复合纳米纤维, 热处理后得到了SrFeO_3-δ纳/微米纤维, 并采用X射线衍射（XRD）、 扫描电镜（SEM）、 透射电镜（TEM）和超导量子干涉仪磁强计（SQUID）研究纤维样品的晶体结构、 微观形貌及其磁性. 实验结果表明： PVP/Sr(OOCCH₃)₂·0.5H₂OC₁₅H₂₁FeO₆复合纤维表面光滑, 长直连续, 平均直径约为500 nm; 在空气气氛下, 经800 ℃焙烧2 h后得到的SrFeO_3-δ纳/微米纤维均为较纯的立方钙钛矿型结构, 平均晶粒尺寸约为32 nm, 纤维直径为260~480 nm, 平均直径约为400 nm, 具有较大长径比; 当温度为175 ℃时, SrFeO_3-δ纤维样品的磁化率有极大值, 磁性纳米效应的影响及SrFeO_3-δ中螺旋反铁磁有序性、 顺磁性和铁磁性的共同作用使得纤维样品与块体样品的磁学性能不同, 其Neel温度与Curie温度均升高.     

0.2BiFeO3-0.8Bi4Ti3O12固熔薄膜的电性质

用溶胶-凝胶方法在LaNiO3包覆的Si（111）衬底上制备了BiFeO3掺杂的Bi4Ti3O12薄膜,XRD研究表明薄膜呈完全随机取向,通过BiFeO3的掺杂使Bi4Ti3O12层状钙钛矿的C轴缩短.铁电性测试的结果表明,薄膜的剩余极化强度为2.0μC/cm^2,略小于用溶胶-凝胶方法制备的纯Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度.漏电流测试结果表明薄膜导电机构满足公式.     

CdS薄膜制备方法及其性能比较研究

用三种方法（化学水浴法、真空蒸发法和磁控溅射法）在玻璃衬底上制备了CdS薄膜.用测厚仪、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学透过率谱等手段测试了各薄膜的厚度、晶面取向、表面形貌、晶粒分布、透过率等,计算了各薄膜的光能隙.结果显示,磁控溅射法适于制备ZnS/CdS超晶格薄膜中的CdS.     

高取向PZT铁电薄膜的溶胶-凝胶法制备

采用溶胶-凝胶技术，在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上成功制备了沿（100）晶向强烈取向的Pb(Zr0.53，Ti0.47)O3铁电薄膜。通过X-ray衍射分析，在每层膜的制备工序中，增加600℃热处理15min的工艺，可有效防止烧绿石相的出现和薄膜开裂，并促进薄膜沿（100）晶向外延生长。制得的薄膜经600℃退火4h，后，呈完全钙钛矿相，并沿（100）晶向强烈取向，原子力显微照片表明，薄膜结构致密，晶粒尺寸约为100nm。经测量，薄膜的相对介电常数高达1150，剩余极化为26μc/cm^2，矫顽场强为49kV/cm。     

溅射时间对掺镓氧化锌透明导电薄膜特性的影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上沉积掺镓氧化锌（GZO）透明导电薄膜,通过X射线衍射仪（XRD）、分光光度计和四探针仪等测试分析,研究了溅射时间对薄膜的晶体结构、光学和电学性能的影响.结果表明：GZO薄膜的性能与溅射时间密切相关.所制备的GZO薄膜均具有良好的c轴择优取向,可见光波段的平均透过率均高于87.97%;溅射时间越长,薄膜厚度越大,相应的晶粒尺寸减小,同时衍射峰强度呈现出先增大再减小的变化趋势,当溅射时间为25 min时,GZO薄膜的衍射峰强度最大,对应的电阻率最小（1.05×10-3Ω.cm）.