反式柔性钙钛矿太阳能电池中的p型氧化物开题报告

全文总字数：5509字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着气候变化，人们对能源消费有了新的认识，越来越渴望可再生能源的出现，而作为随处可见，能量巨大的太阳能，人们对于太阳能的利用与研究，也越来越重视，因此，太阳能也被称为21世纪的新能源。

目前，对太阳能的应用主要分为两个方向，一为光电转换，二为光热转换。光电转换是直接将太阳光的能量转换为可利用的电能，这被称为太阳能电池或者光伏器件，例如市面上常见的太阳能手表，太阳能路灯等，现在不少的光伏器件也已经并网发电。光热转换是直接将太阳光的能量转换为热能，即我们常见的太阳能热水器。还有另外一种是直接将太阳能的能量转换为化学能，这种情况下，光生激发态用于促进化学反应，例如通过光分解水获得氢。

柔性太阳能电池具有轻便，可弯曲，便于运输与安装等特点，其相比于刚性太阳能电池，能够更易于应用在可穿戴设备，建筑一体化，无人机，人造卫星等领域。尽管柔性太阳能电池具有如此大的优势，但其光电效率还低于常规的刚性太阳能电池，因此，提高器件稳定性与光电转换效率是目前的研究重点。

2. 研究的基本内容与方案

本次研究拟将nico₂o₄纳米颗粒作为p型氧化物，通过旋涂方法制备空穴传输层。纳米颗粒有利于形成堆积良好和光滑且致密的高质量薄膜，并且能通过简单的方法来制备低成本和高质量的直径为几纳米的无机纳米粒子。近来，有报道称，溶胶-凝胶法合成的尺寸大于100nm 的cu_ycr_zo₂颗粒，所制备的柔性空穴传输层的能量转换效率达到了17.19%，通过微波辅助法在230℃制备的直径50-75nm且厚度为10-15nmcugao₂纳米板，使得345nm厚度的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池中cugao₂空穴传输层已经达到18.51%的能量转换效率。这就证实了纳米粒子作为空穴传输层材料的可能，而nico₂o₄是一种比nio还高了两个数量级电导率的p型半导体，有着优秀的电化学性，环境友好性等，已经被广泛应用于光电探测器，锂电池等领域。xiao等通过一种脱氨方法制备超细nico₂o₄纳米颗粒，以制备均匀一致薄膜作为空穴传输层，获得了18.23%的能量转换效率，这也是第一次将nico₂o₄用作空穴传输层，证实了其效率与稳定性的前景，因此本次实验拟将nico₂o₄纳米颗粒作为制备空穴传输层的材料，探索低成本高质量的合成路线，以提高能量转换效率。

以硝酸镍、硝酸钴、氢氧化钾、纯水为原料合成nico₂o₄纳米颗粒。将纳米颗粒分散在纯水、醇类以及二者的混合液中，得到一定浓度的稳定的分散液。

按照器件尺寸切割柔性ito透明导电基底，并进行表面刻蚀、清洗。对柔性ito基底进行表面亲水化处理，用旋涂、刮涂等方式，把nico₂o₄纳米颗粒分散液涂布在基底上。干燥成膜，并在一定温度下进行热处理，得到空穴传输层薄膜。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

4. 参考文献（12篇以上）

1. danouyang,junyan xiao,fei ye, et al.strategic synthesis of ultrasmall nico2o4 npsas hole transport layer for highly efficient perovskite solar cells[j].advancedenergy materials,2018,8(16):n/a-n/a. doi:10.1002/aenm.201702722.

2. haixiaxie,xingtian yin,yuxiao guo, et al.recent progress of flexible perovskite solarcells[j].physica status solidi (rrl) – rapid researchletters,2019,13(5):n/a-n/a. doi:10.1002/pssr.201800566.

3. po‐kai kung,ming‐hsien li,pei‐ying lin,等. a review of inorganic hole transport materials forperovskite solar cells[j]. advanced materials interfaces, 2018, 5(22): 0-0.

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