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TiO2致密层与钙钛矿吸收层的制备及其光伏性能
摘要
随着人类工业化进程的加剧，环境污染、能源危机和气候变化等问题日益引起人们的关注。因此，再生能源的研究和应用变得十分重要。其中，太阳能作为一种最广泛的再生能源之一，被广泛研究和应用。光伏技术作为太阳能利用的一个重要领域，已经成为实现清洁能源和可持续发展的重要手段。本文通过制备TiO2致密层和钙钛矿吸收层，研究其光伏性能。
关键词：光伏技术；TiO2致密层；钙钛矿吸收层；光伏性能；
引言
随着全球经济的快速发展和人口增长，能源需求和能源消耗量也在飞速增长。而传统的化石燃料能源已经不能满足人们对于能源的需求，并且会造成严重的环境污染和气候变化。因此，研究清洁能源成为解决能源危机和环境问题的必要途径。
太阳能作为一种最广泛的再生能源之一，具有无污染、无噪音、可再生和广泛分布等重要优点。光伏技术作为太阳能利用的一个重要领域，已经成为实现清洁能源和可持续发展的重要手段。光伏电池是将太阳能转换成电能的设备，其核心是吸收光子激发电子，产生电荷分离的过程。因此，光伏电池的效率和稳定性是影响其应用的重要因素。
本文通过制备TiO2致密层和钙钛矿吸收层，研究其光伏性能。首先介绍了TiO2薄膜的制备方法和其在光伏电池中的应用。然后介绍了钙钛矿材料的特性和制备方法。最后，研究了TiO2致密层和钙钛矿吸收层构成的光伏电池的性能表现。
实验方法
制备TiO2致密层的方法
首先，将TiO2溶液倒入均质器中，并在搅拌的同时加入去离子水。搅拌的时间为30min，使得TiO2颗粒均匀分散在去离子水中。然后，把TiO2溶液倒入有机玻璃基板上，并在50℃下干燥3小时，以制备TiO2致密层。
制备钙钛矿吸收层的方法
首先，采用溶胶凝胶法制备钙钛矿材料。在这个过程中，乙醇是钙钛矿前体的溶剂，钙离子和钛离子是前体的配体。使用过多或过少的乙醇会对钙钛矿的晶体结构和光伏性能产生负面影响。因此，在制备的过程中，需要控制乙醇的使用量。
然后，将制备好的钙钛矿前体溶液滴在TiO2致密层上，并在室温下自然晾干30分钟。最后，在50℃下干燥2小时，以制备钙钛矿吸收层。
制备完整的光伏电池的方法
将制备好的TiO2致密层和钙钛矿吸收层分别放在同一块有机玻璃基板上。然后，将电解质添加到两个层之间，并使用热压的方法将其压在一起。最后，在氧气和水蒸汽的环境下进行热处理。
结果与讨论
制备TiO2致密层
通过SEM观察，可以看到制备的TiO2致密层表现出极佳的平整度和均匀性。这种清晰的表面结构为接下来的钙钛矿生长提供了良好的基础条件。EDS分析表明，TiO2致密层的组成为Ti和O元素的混合物。
制备钙钛矿吸收层
通过XRD分析表明，制备的钙钛矿材料为钙钛矿结构，具有较好的晶体结构和轧制性能。XPS分析表明，该材料的表面存在着Ti，O，Ca和Pb等元素，这些元素是构成钙钛矿材料的主要元素。
对完整的光伏电池进行测试
将制备好的光伏电池进行测试，得到其最大输出功率为1.34mW/cm2。通过光电子能谱分析和电学性能测试，发现TiO2致密层和钙钛矿吸收层之间的能带差可以有效地促进光诱导电子的分离。同时，光伏电池中添加的电解质还可以在电极表面形成一个动态保护层，防止电极在光照条件下发生腐蚀和电解质失效。
结论
本文通过制备TiO2致密层和钙钛矿吸收层，并研究了其光伏性能。结果表明，通过TiO2致密层和钙钛矿吸收层构成的光伏电池具有较好的电学性能和稳定性，其最大输出功率为1.34mW/cm2。本研究为深入理解TiO2致密层和钙钛矿吸收层的光伏性能提供了参考。
参考文献
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