甲胺鉛類鈣鈦礦材料的基礎(chǔ)性質(zhì)及界面研究.pdf

1、太陽能作為一種可再生清潔能源在未來國家經(jīng)濟(jì)和國民生活中占有非常重要的地位。光伏發(fā)電是太陽能資源存儲和利用的最主要方式之一。然而，常規(guī)的無機(jī)硅太陽能電池因制作成本昂貴和工藝復(fù)雜，致使其在大范圍推廣中受到諸多限制。新型有機(jī)太陽能電池雖然很好地彌補(bǔ)了這一不足，卻也有一個致命的缺點低效率！甲胺鉛類鈣鈦礦類材料自2009年被報道用于光伏器件以來，其優(yōu)異的載流子遷移率和寬光譜吸收能力得到了廣泛的關(guān)注。僅僅六年的發(fā)展，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率就

2、超越了20％，這無疑是太陽能領(lǐng)域的重大突破。然而，如此高效的鈣鈦礦活性層的工作機(jī)制一直沒有得到很好的解釋。為了更好地指導(dǎo)器件設(shè)計與制作，與此相關(guān)的基礎(chǔ)性研究成為了迫切需要。本文通過光電子和反光電子能譜儀(PES/IPES)，掃描電子顯微鏡(SEM)，紫外可見吸收(UV-vis)和粉末X射線電子衍射(XRD)等表征手段，對甲胺基鹵化鉛鈣鈦礦材料的電子結(jié)構(gòu)，表面形貌等特性做了系統(tǒng)的研究。并對鈣鈦礦/有機(jī)物的界面能級對齊做了原位表征分析。

3、r>　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴討論了CH3NH3PbI3在ITO玻璃上成膜的問題。分別從溶液濃度，旋涂速率，退火溫度，退火時間等因素分析其對鈣鈦礦成膜形貌，結(jié)晶程度和電子結(jié)構(gòu)的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，在鈣鈦礦溶液濃度為40 wt%，旋涂條件為6000 rpm旋涂40秒，退火條件為110 oC退火40分鐘時候得到的薄膜表面形貌和結(jié)晶狀況最佳。并且發(fā)現(xiàn)在這些影響因素中溫度的影響作用最大，隨著退火溫度升高尤其是超過120 oC時鈣鈦礦薄膜開始分解。⑵

4、對鈣鈦礦的鹵素組成進(jìn)行了研究。重點測試了三鹵鈣鈦礦(CH3NH3PbX3)中引入另一種鹵素時，其電子結(jié)構(gòu)，結(jié)晶形貌以及帶隙的變化情況。我們發(fā)現(xiàn)能級位移大小和衍射峰位的變化程度與摻入的第二種鹵素的量密切相關(guān)。雙鹵素鈣鈦礦的特性總是這兩種鹵素的三鹵鈣鈦礦特性的疊加或者介于兩者之間。除此此外，取代后的雜化鈣鈦礦并未導(dǎo)致新的光學(xué)或者電學(xué)特性。⑶對兩種鈣鈦礦材料CH3NH3PbI3和NH2CHNH2PbI3與常見的有機(jī)電子傳輸材料(C60，CBP