研究目的
对CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池进行实验与理论研究，重点通过厚度优化和缺陷密度降低来提升其效率。
研究成果
该研究表明，厚度优化和缺陷密度降低对钙钛矿太阳能电池效率具有显著影响。通过优化Spiro-OMeTAD层和钙钛矿层的厚度并减少缺陷密度，电池效率从13.32%提升至20.26%。研究结果凸显了材料质量和器件结构在实现高效太阳能电池中的重要性。
研究不足
该研究受限于钙钛矿薄膜的多晶特性，其固有缺陷会影响太阳能电池的性能。理论模型假设了理想条件，可能无法完全涵盖所有现实变量。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过钙钛矿太阳能电池的实验制备与理论模拟相结合来验证和优化性能。采用SCAPS-1D软件在标准条件（室温下的AM 1.5太阳光谱）下进行理论模拟。
2：5太阳光谱）下进行理论模拟。 样品选择与数据来源：
2. 样品选择与数据来源：实验器件由FTO、c-TiO2、m-TiO2、CH3NH3PbI3钙钛矿、Spiro-OMeTAD和Au等层构成。理论参数基于先前报道的研究。
3：m-TiOCH3NH3PbI3钙钛矿、Spiro-OMeTAD和Au等层构成。理论参数基于先前报道的研究。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括用于J-V曲线和量子效率测量的太阳光模拟器Oriel Sol AAA，以及用于截面成像的日立场发射扫描电镜S-5500。材料包括掺氟氧化锡衬底、异丙醇、钛酸四异丙酯、盐酸等用于各层沉积。
4：实验流程与操作步骤：
制备过程包括清洗处理FTO衬底、沉积c-TiO2和m-TiO2层、通过两步法形成钙钛矿层、沉积Spiro-OMeTAD，最后制备Au背电极。
5：2层、通过两步法形成钙钛矿层、沉积Spiro-OMeTAD，最后制备Au背电极。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：通过J-V特性与量子效率测量分析太阳能电池性能。将理论模拟结果与实验数据对比以验证模型并探索优化策略。
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field emission scanning electron microscope
Hitachi FE-SEM S-5500
Hitachi
Used for taking cross-section images of the solar cell.
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Fluorine doped Tin Oxide substrate
FTO-TEC 15
Used as a substrate for the solar cell fabrication.
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isopropyl alcohol
ACS
Fermont
Used in the preparation of the precursor solution for the compact-TiO2 layer.
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titanium (IV) isopropoxide
97%
Sigma Aldrich
Used in the preparation of the precursor solution for the compact-TiO2 layer.
-
hydrochloric acid
36.5–38.0%
J.T. Baker
Used in the preparation of the precursor solution for the compact-TiO2 layer.
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titania paste
30NRD
greatcellsolar
Used in the preparation of the precursor solution for the mesoporous-TiO2 layer.
-
ethanol
99.9%
J.T. Baker
Used in the preparation of the precursor solution for the mesoporous-TiO2 layer.
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N, N- dimethylformamide
Used as a solvent in the preparation of the PbI2 solution for the perovskite layer.
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methylammonium iodide
Used in the formation of the perovskite layer.
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spiro-OMeTAD
Used as the hole transport material in the solar cell.
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chlorobenzene
Used as a solvent in the preparation of the spiro-OMeTAD solution.
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4-ter-butylpyridine
Used as an additive in the preparation of the spiro-OMeTAD solution.
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lithium bis (tri?uoromethylsulphonyl) imide
Used as an additive in the preparation of the spiro-OMeTAD solution.
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acetonitrile
Used as a solvent in the preparation of the lithium bis (tri?uoromethylsulphonyl) imide solution.
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gold
Used as the back contact material in the solar cell.
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solar simulator
Oriel Sol AAA
Used for measuring the J-V curve and Quantum Efficiency of the solar cell.
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Si reference cell
Newport
Used for calibrating the light in the solar simulator.
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