1. 研究目的与意义（文献综述）
人类的能源利用经历了从薪柴时代到煤炭时代,再到油气时代的演变,在能源利用总量不断增长的同时,能源结构也在不断变化[1]。一直以来人类所使用的能源中的80%都是由矿物燃料所提供的[2,3]，随着世界能源消耗的加剧和石油能源的减少，推动了世界可再生能源的发展[4]。中国能源安全存在巨大隐患，主要包括：整个能源的使用效率低；消费结构不尽合理,能源的消费主要以煤炭为主；石油对外依存度2010年已经达到55%等[5]。
近些年来各大国家都在不断搜寻维持地球能源可持续发展的手段，因此作为可以替代化学能源的更多新兴能源的出现，比如：风能，水能，核能，地热能，生物质能以及太阳能等等。我国古代很早就有小规模可再生能源的应用，像利用风车粉、利用高山流水带动水车臼米磨粉、利用水流伐木运输、利用阳光烘干食品。随着科学技术的发展，水力发电在世各地如雨后春笋迅速发展。现在各国目光都在太阳能上大做文章。太阳能以其廉价易得、无污染、应用范围广等优点而成为21世纪最重要的新能源之一[6]。大量太阳能电池技术得到开发，包括硅太阳能电池，iii-v族元素太阳能电池，量子点电池，染料敏化太阳能电池，有机太阳能电池和最近的钙钛矿电池[4]。
太阳能的利用形式主要分为光热和光电，光热直接将太阳能转化为热能，之后利用热能作为动力源头；光电则是通过太阳能电池的光伏效应将太阳能转变为电能[7,8]。最近五年来，钙钛矿电池凭借其高效率、低成本、和简单的制作工艺等特点，得到了光伏器件领域的广泛关注[9]。钙钛矿太阳能电池是一种典型的光生电太阳能电池，与现有的太阳电池技术比较，钙钛矿材料及其器件拥有综合性能良好、消光系数高、带隙宽度合适、双极性载流子运输性质优良、开路电压较高、结构简单、低成本、温和条件、制备简便等优点[10]。
2. 研究的基本内容与方案
| 2.基本内容和技术方案 2.1实验流程图
2.2 基本内容 2.2.1 钙钛矿太阳能电池的制备 本项主要研究以不同掺杂石墨烯为空穴传输层对钙钛矿太阳能电池性能的影响。通过在旋涂钙钛矿太阳能电池的空穴传输层时，控制掺杂石墨烯的加入量，形成变量。然后对钙钛矿电池做光电转换效率的表征，讨论不同掺杂石墨烯的量对钙钛矿太阳能电池光电转换效率的影响。具体的实验方案如下： A.取得五块FTO导电玻璃，进行刻蚀、清洗并旋涂致密TiO2薄膜和介孔TiO2薄膜。 B.用一步法制备钙钛矿，并旋涂钙钛矿层于介孔TiO2薄膜上，配置适量的PbCl2与KI为1：2的溶液制备PbI2沉淀，得到的PbI2烘干后，用超纯水使PbI2均匀悬浮，并旋涂钙钛矿层于介孔TiO2薄膜上。（由于CH3NH3PbI3遇水容易分解，所以应该先旋涂完石墨烯层烘干完全之后在旋涂CH3NH3I溶液） C.旋涂掺杂石墨烯，在5块FTO导电玻璃上旋涂掺杂石墨烯，根据石墨烯旋涂量的不同制备五个样本 A1：50 μL A2：100 μL A3：150 μL A4：200 μL A5：250 μL D.旋涂CH3NH3I溶液，直接在空穴传输层上旋涂，让CH3NH3I溶液自然流入与PbI2反应。旋涂时间久一点，保持旋涂时间一样，且加入量一致。 E. 低温烘干制得掺杂石墨烯作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。 2.2.2 不同含硫量的S掺杂石墨烯的制备 用含硫剂来制得S掺杂石墨烯，通过在微波辅助溶剂热法前控制BDS的加入量来达到控制S掺杂百分比的作用，并检验。 A．在含有0.2 gGO的100 ml乙醇水（10:1）溶液中首先加入0.02-0.3gBDS然后将混合物超声1 h得到均匀悬浮液。 B.根据BDS加入量的不同，制备五个不同的样本 S1：0.02 g S2：0.05 g S3:0.1 g S4：0.2 g S5：0.3 g C.将悬浮液密封在石英管中并转移到微波炉中(G80F23YSL-X1, 2450 MHz, 800 W)接受5 min微波照射。 D. 冷却至室温，离心分离得到产品，用去离子水清洗数次，在60 ℃真空下烘干24h，得到不同含量的硫掺杂石墨烯。 2.2.3 不同含氮量的N掺杂石墨烯的制备 A. 取0.05 g蔗糖，1.0-5.0 g尿素和0.03 g六水合硝酸钴溶于3.0 ml超纯水中。 B.根据尿素加入量的不同，制备五个不同的样品 N1：1.0 g N2：2.0 g N3：3.0 g N4：1.0 g N5：5.0 g C.将超纯水溶解的混合物在管式炉中Ar气保护下以3.5 ℃/min的速率从室温加热到800 ℃并保持1 h，得到不同含量的氮掺杂石墨烯。 2.2.4 钙钛矿太阳能电池性能的测定 钙钛矿太阳能电池的光电流-光电压特性曲线(I-V曲线)和瞬时光电流测试在上海辰华仪器公司电化学工作站上测量，以美国Newport公司的91160型太阳光模拟为光源(光强为100mW/cm2)，电极的光照面积为4 mm ×4 mm。具体操作步骤如下： A：打开光源让其稳定并测其光强至测试光强。 B：打开仪器、电路及软件。 C：将导线与电池的工作电极和对电极连接。 D：点击电化学工作站中的设置进行系统自检。 E：待自检完毕后点击方法选择，选择线性扫描伏安法。 2.2.5 钙钛矿太阳能电池的表征 对不同阶段的钙钛矿电池做紫外光谱，红外光谱，XRD和扫描电镜等方面的表征。
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3. 研究计划与安排
第一~三周 查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需实验条件。确定方案，完成开题报告。
第四~八周 探讨无定型空穴助剂修饰光催化剂的合成条件。
第九~十五周 性能测试和表征，撰写本科毕业论文并修改。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 江泽民, 对中国能源问题的思考, 上海交通大学学报, 2008(03): p. 345-359.
[2] sorkun, k., et al., control of backsurface reflectance from aluminum alloyed contacts on silicon solar cells. inconference record of the ieee photovoltaic specialists conference. 1996, p. 501-503.
[3] 刘佳琦, 钙钛矿薄膜的制备及性能表征. 2015, 北京交通大学.
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