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毕业论文答辩稿.doc


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尊敬的各位评委老师:大家上午好!我叫XXX,来自材料科学与工程专业2012-2班。我的毕业论文题目为《钙钛矿太阳能电池薄膜形貌调控与光电性能研究》,我的导师是朱磊老师。现在请允许我向各位老师展示我的答辩内容。我的答辩内容主要由绪论、研究工作、实验分析、结论四部分组成。首先我向各位老师展示的是绪论部分。钙钛矿太阳能电池自2009年问世以来,发展迅猛,而光吸收材料一直是研究的重点和难点,其中又以钙钛矿甲***铅碘为主。它的制备方法很多,应用最广的是溶液法和气相沉积法。如果在钙钛矿中掺杂Cl元素,部分替代I元素,可以起到延长激子扩散长度,改变带隙,提高电池光电性能的作用。基于这样的背景开展我的研究。接下来请大家跟我一起看下钙钛矿太阳能的结构和工作原理。如图所示,钙钛矿太阳能电池主要由导电玻璃、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、金属电极这五部分组成。当电池接收光照时,钙钛矿吸收光子,产生电子和空穴。然后电子从钙钛矿层的导带传输到电子传输层的导带,再输送到导电玻璃,经由外电路与从空穴传输层传输到金属电极的空穴相结合,形成光电流。在这些基本理论的指导下,开始了我的研究。先合成***甲***作为***源,再用两步法沉积光吸收层,接着向甲***铅碘中掺杂Cl元素,最后改变掺杂量,研究其对钙钛矿膜形貌和光电性能的影响。接下来的部分是研究内容和主要工作。最先我需要合成碘甲***和***甲***,这用于后面的钙钛矿制备。因这两种物质的合成方法类似,这里就以合成碘甲***为例。如图,在N2和冰浴下发生化合反应,然后通过旋转蒸发、***纯化和真空干燥得到纯净的碘甲***粉体接下来开始电池的制备过程,首先需要对导电玻璃进行刻蚀和清洗。如图,先切割玻璃,再用稀盐酸和锌粉的反应腐蚀玻璃,最后用去离子水冲洗,无水乙醇、异丙醇、***超声清洗两遍。刻蚀的目的是为了防止在测试时,电池内部发生短路。接着在处理好的导电玻璃上制备致密层,用来传输电子。我制备致密层主要采用磁控溅射法和旋涂法。先向大家介绍磁控溅射法。我调控了溅射气压、溅射功率、溅射时长这三个参数进行研究。在实验中,磁控溅射法很容易出现TiO2膜太厚和膜的电导率差别太大这两个显著问题。通过进一步优化工艺,最后解决了该问题,确定了下面这一组最佳工艺参数。随后我又使用了旋涂法。旋涂法是基于溶液过程的,先配置TiO2浆料,然后在匀胶机旋涂浆料,接着在130℃下预热处理,最后进行如图所示的退火结晶。我这样热处理的原因是,在130℃下预热蒸发有机物,干燥旋涂层。分段式加热是为了减缓升温速度,防止晶体生长过快,形成粗大晶粒。在450℃下,TiO2由无定形态变为锐钛矿。退火后就得到电子传输层,接着我在其上用两步法沉积光吸收层。这是我研究的重点。在正式沉积膜之前,我需要配制不同浓度的前驱体溶液和10mg/mL的碘甲***异丙醇溶液。如表所示,称取碘化铅溶于DMF中,再向溶液中掺入前面制备的***甲***,制成掺杂的前驱体溶液。准备好溶液后,按照流程图,先沉积PbI2膜,再将PbI2浸润到碘甲***异丙醇溶液中,处理得到掺杂的钙钛矿膜。转速、时间和温度的具体值如文中所列。至此成功制备光吸收层。要完成对电池的组装还要制备空穴传输层、真空蒸镀金属电极和光阳极焊铟。最终得到左下图这个电池试样。电池组装完成后,自然就需要对其进行表征。我的表征方法有:XRD、SEM、紫外吸收光谱、IPCE测试、J-V曲线测试。在开始

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  • 时间2020-07-10