金属氧化物薄膜的常温溶液法制备在钙钛矿太阳能电池电子传输层中的应用及其光氧化处理与掺杂改性

项目名称： 金属氧化物薄膜的常温溶液法制备在钙钛矿太阳能电池电子传输层中的应用及其光氧化处理与掺杂改性

项目编号： No.61504066

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 曾文进

作者单位： 南京邮电大学

项目金额： 18万元

中文摘要： 全印刷柔性化是钙钛矿太阳能电池的发展趋势。基于柔性衬底对加工温度的要求，本项目拟研究TiO2、ZnO和SnO等金属氧化物固体薄膜的常温溶液法制备，及其在钙钛矿太阳能电池电子传输层中的运用。通过设计溶液配方，实现膜层密度纵向梯度化分布及构建分散性多孔化表面，从而分析溶剂参数对固体薄膜成膜机制的影响。利用紫外、等离子体等的光氧化改性，实现TiO2、ZnO和SnO等金属氧化物薄膜的表面能级态的有效调控，达到电子传输层和钙钛矿光吸收层能级的匹配，总结薄膜能级态在光氧化改性过程中随时间的变化规律。同时，利用过渡金属特殊的电子亚层结构和铁磁效应进行离子掺杂，保证固体薄膜兼备高透光度和高导电率的性能，总结掺杂型金属氧化物溶液成膜过程中的晶型形成机制和规律，并将此类金属氧化物薄膜作为钙钛矿电池的电子传输层，优化器件工艺参数，找出器件性能优化的关键条件和显著因素，实现高效率钙钛矿太阳能电池的制备。

中文关键词： 有机/无机杂化电池；钙钛矿太阳能电池；溶液加工；金属氧化物；电子传输层

英文摘要： Full-printing and flexibilization are the development trend of its future commercialization of perovskite solar cell. To meet the application demand of plastic flexible substrate, low processing temperature is required. In this proposal, a technique for the fabrication of the solid films by solution-processing at room temperature is investigated based on TiO2, ZnO and SnO, etc. Solution formulation will be designed to establish the longitudinal-gradient distribution of film density and construct the porous surface of the metal-oxide film. The effect of solution parameters will be studied to understand the mechanism of crystalline formation. Photo oxidation by UV and plasma will be carried out to align the surfacial energy level of the metal-oxide film with that of perovskite light-absorption layer. Doping of metal ions will be further undertaken to improve the conductivity of the film without sacrificing the transmittancy. Such metal-oxide film will be further applied as the electron-transporting medium (ETM) for the fabrication of perovskite solar cells. Parameters of devices based on such ETM will be optimized to fulfill the preparation of high-efficiency perovskite solar cells.

英文关键词： Organic/inorganic hybrid solar cells;Perovskite solar cells;Solution processing;Metal oxide;Electron-transporting medium