全球能源短缺及环境污染问题使得人们不得不去寻找清洁能源。太阳能便是比较让人满意的清洁能源。全球科学家对太阳能电池进行不断的探索与改进。目前，新型的太阳能电池材料中，钙钛矿太阳能电池的最高能源转换率突破了20%，并且还在进步。钙钛矿太阳能电池制作起来比较简单，实验操作比较容易，最主要的是比较容易获得较高的效率。在钙钛矿太阳能电池中，每层结构都能影响电池成型后的性能。一般情况下，大家都采用TiO2薄膜作为钙钛矿太阳能电池的电子传输层，但因为TiO2成本太高，我们探索其他替代物。在已知的材料中，ZnO材料导电能力比较强，这使它可以替代TiO2作为钙钛矿太阳能电池的电子传输层。本实验采用磁控溅射ZnO薄膜作为太阳能电池电子传输层，分别考察钙钛矿太阳能电池的吸光性能、光电转换效率、和电池器件的稳定性。关键词钙钛矿太阳能电池，氧化锌，电子传输层，磁控溅射法
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 太阳能电池的分类与发展 3
1.2.1 太阳能电池简要发展史 3
1.2.2 太阳能电池的简要分类 3
1.3 钙钛矿电池简介 5
1.4 钙钛矿太阳能电池的国内外研究现状 6
1.4.1 钙钛矿太阳能电池的主要发展方向： 6
1.4.2 钙钛矿电池的发展中急需突破的问题： 6
1.5 选题目的和意义 8
第二章 钙钛矿太阳能电池的基本原理与制备方法 9
2.1 试剂与设备 9
2.2 钙钛矿太阳能电池的制备方法 9
2.3 钙钛矿太阳能电池的基本原理 14
2.4 钙钛矿太阳能电池性能表征 15
2.4.1 JV特性曲线表征 15
2.4.2 其他表征方式 16
2.5 本章小结 17
结论 18
致谢 19
参考文献 20
绪论
研究背景
目前，人类主要还是以消耗化石能源为主，这种能源在很长一段时期内将仍然是我们生存和发展的能源基础，但是温室效应，全球变暖等问题却和化石能源的消耗息息相关，所以说这是个不可协调的矛盾体，唯一解决
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之道，就是去寻找探索清洁无污染的能源，持续可再生的能源，转换效率高的能源。能源枯竭所造成的问题和能源消耗所造成的环境污染问题依然困扰人类，并且这个问题在短时间内会一直存在[1]。
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图1. 1 1990年至2010年世界范围内温室气体的排放情况
（本图引自http://www.sohu.com/a/109722411_402085）
图1.1是90年到10年全球温室气体的排放情况。由图可以看得出，人类活动产生的气体排放量每天都在增加。
以上数据表明在10年的时候，全球温室气体排放总量将近460×109公吨，跟90年代想比上升了 35%。这些基本上都是由于人类对土地的滥用和大面积森林减少造成的。近几十年，温室气体的排放量一直在上升，CO2增长了42%，这是所有温室气体中占比最大的，CO2占总气体排放的3/4。
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图1. 2 1970年到2015年间各种温室气体的辐射效应，单位w/m2
（本图引自http://www.sohu.com/a/109722411_402085）
图1.2展示了近几十年温室气体对全球温度的影响。以1990年为标准，2015年的时候，这一值升到了1.37，上升了37%。在这当中，二氧化碳对温度影响最大，甲烷浓度增长速度较慢，这是由于CH4是氯氟烃物质(CFC)的反应产物，所以当CFC的浓度减少时，甲烷浓度也相应的得到了抑制。
在当前世界开发的新能源中太阳能最容易获取，并且太阳能是地球上所有能源的直接来源，能直接利用是最好的，它是最具有发展和开发潜力的新能源，同时也是清洁能源。全球能源短缺和环境污染的问题越来越严重，人类解决这个问题已经迫在眉睫了，据估计，若是把太阳每秒辐射在地球上的能量转换为化石能源，每秒总能量相当于燃烧了4×108吨烟煤所产生的能量。这些烟煤燃烧产生的温室气体，对环境压力也不小。所以说，解决了能源问题，就是解决了环境问题[2]。
目前，全球能源消耗加剧，全球变暖等关乎全人类生存的问题迫使人类不得不寻找清洁可再生能源。像太阳能这种清洁普遍的能源自然而然成为了我们的研究对象。在众多利用太阳能利用手段中，要数太阳能电池最普遍。在目前已知的太阳能电池种类中，钙钛矿电池的能源转换效率最高。
太阳能电池的分类与发展
太阳能电池简要发展史
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图1. 3 钙钛矿太阳能电池简要发展历程（效率）
(本图引自https://www.zhihu.com/question/23341581)
1839年，法国科学家发现了光伏效应，大概到1877年左右，第一个太阳能电池问世，标志着我们人类直接利用太阳能时代的到来。1883年，美国科学家为第一片太阳能电池解释了原理。
从1954年算起，发明太阳能电池到至今，历经六七十多年，到现在太阳能电池已经属于第三代产品了。在每一代电池技术的进步上有着许许多多科学家和学者辛勤的汗水，在第一代太阳能电池身上，科学家们用的是晶圆技术；第二代太阳能电池改进为薄膜电池的研发；当前第三代太阳能电池包含着目前所有的新型太阳能光电技术 。
从图1.3上我们明显看得出钙钛矿太阳能电池在近几年的跳跃式发展，短短六年就突破了20%。
太阳能电池的简要分类
硅太阳能电池
这种太阳能电池光吸收的光谱范围很大、同时光电的转换效率也很高、电池使用寿命也很长[2]。当前，硅太阳能电池主要有三种，单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池。单晶硅呢，制作方案成熟，效率也较高，缺点就是成本太高；对于多晶硅来说，制作过程需要的硅的数量减少了，并且无论成本也好，制备工艺也好都在合理的范围内。非晶硅电池就是电池用久了效率就变低了，其他的都还好[3]。

原文链接：http://www.jxszl.com/rwxy/wuli/80505.html