【摘要】：有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦自2009年起,就在光伏領(lǐng)域吸引了極大的注意力,并有希望成為第三代光伏器件中的吸光層材料。相比于有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦多晶薄膜而言,鈣鈦礦單晶薄膜擁有更低的缺陷態(tài)密度以及更長(zhǎng)的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度,因此鈣鈦礦單晶薄膜能成為光電應(yīng)用中理想的候選材料。然而生長(zhǎng)出可控厚度以及大面積鈣鈦礦單晶薄膜的方法仍然十分有限。在這里,本論文提出了一種借助三明治型結(jié)構(gòu)在疏水電子傳輸層材料和空穴傳輸層材料之間通過(guò)流動(dòng)的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液來(lái)生長(zhǎng)鈣鈦礦單晶薄膜的方法。通過(guò)對(duì)晶體薄膜進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn):1、CH_3NH_3PbBr_3(MAPbBr_3)單晶薄膜的最大面積和最小厚度分別為10×10 mm~2和1.7μm,CH_3NH_3PbI_3(MAPbI_3)單晶薄膜的最大面積和最小厚度分別為5?4 mm~2和2.7μm,在光學(xué)顯微鏡下觀察單晶薄膜形貌均為方形,輪廓清晰;通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)晶體厚度均勻,沒(méi)有晶界的存在。2、通過(guò)對(duì)單晶薄膜進(jìn)行X射線衍射(XRD)發(fā)現(xiàn)MAPbX_3(X=I,Br)單晶薄膜高度取向,MAPbBr_3單晶薄膜上表面為立方晶系(100),并且通過(guò)高分辨XRD做搖擺曲線可以發(fā)現(xiàn)MAPbBr_3單晶薄膜在(200)晶面的半峰寬為0.17°。而MAPbI_3單晶薄膜上表面為四方晶系中近似等價(jià)的(200)和(110)。3、鈣鈦礦單晶薄膜的光學(xué)性質(zhì)可以通過(guò)吸收光譜以及穩(wěn)態(tài)、時(shí)間分辨熒光光譜來(lái)進(jìn)行表征。結(jié)果表明MAPbBr_3單晶薄膜的吸收邊在546 nm,熒光峰位落在550 nm;而MAPbI_3單晶薄膜的吸收邊在798 nm,熒光峰位落在786 nm。通過(guò)時(shí)間分辨熒光光譜可以擬合出MAPbBr_3單晶薄膜的熒光壽命τ_1=92.9±0.2 ns,τ_2=483.3±4.2 ns;而MAPbI_3單晶薄膜的熒光壽命是τ_1=136.1±4.2 ns,τ_2=876.7±11.4 ns。通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)的空間電荷限制電流(SCLC)模型可以得到:在MAPbBr_3單晶薄膜中,N_(traps)=1.7?10~(13) cm~(-3),?_e=21.4±0.8 cm~2 V~(-1) s~(-1)以及?_h=26.7±1.8 cm~2 V~(-1) s~(-1),因此計(jì)算出載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度L_e=3.6±0.1μm,L_h=4.1±0.2μm;MAPbI_3薄膜中,N_(traps)~3?10~(13) cm~(-3),?_e=35.1±4.0 cm~2 V~(-1) s~(-1),?_h=18.7±1.1 cm~2 V~(-1) s~(-1),從中推出L_e=8.7±0.5μm,L_h=6.2±0.2μm。此外,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)也是以正結(jié)構(gòu)和反結(jié)構(gòu)為主,因此本文嘗試了另一種鈣鈦礦單晶太陽(yáng)能電池設(shè)備結(jié)構(gòu)——即三明治型結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)比MAPbI_3單晶薄膜的穩(wěn)態(tài)吸收光譜和以ITO/ploy-PCBCB/MAPbI_3/PTAA/ITO為結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池的外量子效率(EQE)曲線可以發(fā)現(xiàn),兩者曲線在400-790 nm內(nèi)均十分平整,但在更長(zhǎng)長(zhǎng)波下以指數(shù)形式下降,表明光生載流子均能被兩端電極有效接收,說(shuō)明此時(shí)晶體厚度已經(jīng)和載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度十分接近。得益于器件優(yōu)秀的密封性能,此器件經(jīng)受住了沸水泡煮的考驗(yàn),表明其具有抗水熱滲透性能。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM914.4;O627

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳淑靜;;《薄膜光學(xué)》課程教學(xué)方法的研究[J];教育教學(xué)論壇;2017年10期

2 李滋蘭;;介紹一本國(guó)外薄膜光學(xué)新教材[J];教材通訊;1990年05期

3 陳運(yùn)祥;LiNbO_3薄膜光波導(dǎo)及其應(yīng)用(二)[J];壓電與聲光;1988年04期

4 王金城;梁禾;;最佳色的近似顯現(xiàn)[J];山東紡織工學(xué)院學(xué)報(bào);1988年04期

5 張培基;;薄膜光學(xué)中的矩陣方法[J];山東師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1989年01期

6 蔡剛剛;;基于橢偏法的薄膜光學(xué)特性的測(cè)量——消光法在橢偏法中的應(yīng)用[J];大眾科技;2008年11期

7 ;薄膜光學(xué) 光學(xué)薄膜參數(shù)測(cè)試[J];中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2006年01期

8 ;薄膜光學(xué) 其他[J];中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2006年05期

9 江月松,李翠玲,盧維強(qiáng);一種簡(jiǎn)易的薄膜光學(xué)特性測(cè)量裝置[J];光學(xué)技術(shù);2002年01期

10 ;薄膜光學(xué)性質(zhì)的測(cè)定[J];激光與紅外;1977年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張金波;鄭玉祥;趙冬冬;楊尚東;楊遼;劉諄驊;陳良堯;;銦錫合金薄膜光學(xué)性質(zhì)組分變化研究[A];上海市激光學(xué)會(huì)2015年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

2 殷文昌;陶呈安;王建方;;后修飾對(duì)金屬有機(jī)框架薄膜光學(xué)性質(zhì)的調(diào)控[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第六分會(huì)：金屬有機(jī)框架化學(xué)[C];2016年

3 馬孜;肖琦;姚德武;;薄膜光學(xué)監(jiān)控信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理[A];2004年光學(xué)儀器研討會(huì)論文集[C];2004年

4 張為權(quán);;雙軸晶體薄膜光學(xué)隧道效應(yīng)[A];'99十一�。ㄊ校┕鈱W(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1999年

5 楊遼;鄭玉祥;楊尚東;張金波;趙冬冬;劉諄驊;陳良堯;;鉍薄膜光學(xué)性質(zhì)的溫度依賴性研究[A];上海市激光學(xué)會(huì)2015年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

6 武志勇;徐抒平;崔海寧;徐蔚青;;橢圓偏振法對(duì)陽(yáng)極氧化鋁薄膜光學(xué)特性的測(cè)量[A];第十八屆全國(guó)分子光譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2014年

7 馬飛;莊白妞;;三維有序多孔網(wǎng)絡(luò)狀VO_2薄膜的制備及其光學(xué)特性調(diào)控[A];TFC'19第十五屆全國(guó)薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集[C];2019年

8 許驥平;張榮君;張遠(yuǎn);王子儀;陳磊;黃清華;盧洪亮;鄭玉祥;王松有;陳良堯;;ZrO_2薄膜光學(xué)帶隙及電子缺陷的厚度依賴特性的橢偏研究[A];上海市激光學(xué)會(huì)2015年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

9 夏曉川;趙龍;史志峰;;采用MOCVD方法在GaAs/p+Si襯底上生長(zhǎng)的ZnO薄膜光學(xué)和電學(xué)特性[A];第十一屆全國(guó)MOCVD學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

10 劉方;楊崇民;張建付;劉永強(qiáng);劉青龍;王松林;米高園;王慧娜;張芳;;基底溫度對(duì)制備硫化鋅和鍺薄膜光學(xué)參數(shù)的影響[A];第七屆高性能特種光學(xué)薄膜技術(shù)及應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 記者劉其丕 李曉飛;天津薄膜光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2010年

2 本報(bào)首席記者 許琦敏;接力奮斗54年，研制“最強(qiáng)韌”激光薄膜[N];文匯報(bào);2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 邢乾秋;生物可降解聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二酯薄膜光降解研究及調(diào)控[D];浙江大學(xué);2019年

2 田吉利;外延氮化鎵薄膜用硅納米圖形襯底的制備及評(píng)價(jià)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

3 孟凡理;寬光譜響應(yīng)光電功能薄膜的制備及其光伏性能研究[D];北京化工大學(xué);2018年

4 黃波;溶膠凝膠ZnO-CdO薄膜的晶體生長(zhǎng)及性能研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

5 郭貝貝;基于化學(xué)氣相沉積法制備VO_2薄膜及其光、電性能與應(yīng)用研究[D];上海大學(xué);2018年

6 李金澤;銅鋅錫硫薄膜的濺射法制備與光伏性能的研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

7 孟剛;Ni_xMg_(1-x)O薄膜的制備及光學(xué)性質(zhì)研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2018年

8 劉金東;磁控濺射TiO_2薄膜織構(gòu)形成及其對(duì)N摻雜影響的研究[D];大連交通大學(xué);2018年

9 畢金蓮;脈沖電沉積Cu/In/Ga金屬預(yù)制層硒化硫化制備CIGSe薄膜的研究[D];南開大學(xué);2017年

10 趙偉;銳鈦礦二氧化鈦單晶薄膜的制備與表征及器件研究[D];山東大學(xué);2019年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王軒;SnO_2基薄膜的制備及光電與光催化性能[D];燕山大學(xué);2019年

2 熊天鵬;有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦單晶薄膜的生長(zhǎng)及其光伏器件制備[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所);2019年

3 郭鵬飛;氧化釩薄膜的磁控濺射生長(zhǎng)及其光電性能研究[D];河南大學(xué);2019年

4 張柯;磁控濺射制備Mn-Co-Ni-Mg-Al-O薄膜的電學(xué)與光學(xué)性能研究[D];陜西師范大學(xué);2019年

5 張志恒;含硅量子點(diǎn)SiC_x薄膜的磁控濺射制備及微波退火工藝研究[D];云南師范大學(xué);2019年

6 劉欣星;濺射氧化物靶制備銅鋅錫硫薄膜及退火工藝的研究[D];云南師范大學(xué);2019年

7 臧谷丹;溶膠-凝膠旋涂法制備In-N共摻ZnO薄膜及其光學(xué)性能研究[D];遼寧師范大學(xué);2019年

8 賀梓淇;超聲噴霧熱分解法制備Sn摻雜ZnO薄膜及其性能研究[D];西華師范大學(xué);2019年

9 劉毓琛;氧化鎵薄膜的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2019年

10 魏齊;磁控濺射法制備紅外濾光薄膜及其隔熱性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2738203