以溶液法制备金属掺杂氧化镍应用於反置型钙钛矿太阳能电池

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作者施宥骐
来源成功大学工学院航空太空工程学系
出版年2016
摘要
本论文之目的是以溶液法来制备金属掺杂氧化镍,并将其当作电洞传输层来制备反向钙钛矿电池进而提升其表现。钙钛矿太阳能电池的结构为ITO/Metal-doped nickel oxide/Perovskite/PCBM/BCP/Ag。近年来,无机的金属氧化物材料被广泛应用於电洞传输层,其中氧化镍是一个很早就被使用的p型材料,且使用氧化镍做出来的元件较稳定,开路电压(VOC)也较高,但是由於其电阻值相对较高,进而影响了元件的短路电流(JSC)。因此,许多文献尝试将其他金属掺杂进氧化镍,希望能达到降低其电阻率、改善表面平整度以及改变其能隙带等效果,进而提升元件的短路电流,使整体的光电转换效率(PCE)提升。本论文中采用溶液法的方式将金属材料铜及锂。首先,我们先配置0.1M的氧化镍、铜及锂的前置溶液,之後个别混和成1~7原子百分比的铜及锂掺杂氧化镍前置溶液中,之後将溶液以3000转60秒旋涂在ITO玻璃基板上并退火400"℃" 1小时,最後进入手套箱制备成元件。实验中发现在铜及锂掺杂氧化镍虽然会使穿透下降,但却能使氧化镍电阻率下降且让钙钛矿的晶格长的更大。使用铜及锂掺杂氧化镍制备之元件分别可使短路电流由15.21mA/cm2提升至18.70mA/cm2及17.95 mA/cm2,效率由11%提升至13.81%及13.44%。

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