隨著化石燃料的日益消耗以及環(huán)境污染的問題愈發(fā)嚴(yán)重,人們迫切需要開發(fā)可持續(xù)發(fā)展的清潔能源。太陽光作為一種容易獲得的清潔能源自然獲得了人們的青睞,人們利用各種半導(dǎo)體光電材料,充分利用太陽能。有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦由于其優(yōu)異的光電性能,近年來吸引了越來越多人的關(guān)注,特別是基于MAPbI_3/FAPbI_3的太陽能電池已經(jīng)取得了媲美商業(yè)用硅太陽能電池的效率。然而鉛的毒性以及鈣鈦礦的水氧穩(wěn)定性一直是困擾鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)應(yīng)用的問題。尋找具有高效穩(wěn)定的無鉛鈣鈦礦材料成了人們亟待解決的問題。鉍作為鉛在元素周期表中相鄰元素,可視作代替鉛的有效材料之一,然而相關(guān)鉍基鈣鈦礦電池的研究都取得了較低的電池效率,鉍基鈣鈦礦相關(guān)的光電性能探究還十分有限。有機(jī)無機(jī)鈣鈦礦由于引入了有機(jī)組分,導(dǎo)致其成分具有更多的選擇性。通過選擇各種其他的胺形成的鉛鹵鈣鈦礦也有了很多的應(yīng)用,然而相關(guān)有機(jī)無機(jī)鉍鹵鈣鈦礦的研究還十分有限,相關(guān)研究主要集中在MA_3Bi_2I_9薄膜鈣鈦礦電池上。本實(shí)驗(yàn)用簡單有效的合成策略制備了低維鈣鈦礦的納米線,探究了納米線的掃描電子顯微形貌特征,透射電子顯微形貌特征,x射線衍射特征,紫外吸收特征,以及光致發(fā)光特征。本實(shí)驗(yàn)嘗試將鉍基鈣鈦礦的應(yīng)用拓展到低維納米材料以及單晶上。在這里,本實(shí)驗(yàn)通過引入一些新的胺基團(tuán),例如苯乙胺,三乙胺等,合成了相應(yīng)的鈣鈦礦材料。通過引入配體調(diào)控形貌我們制備了低維的(PEA)_3Bi_2I_9的納米材料,同時表征了這些的材料的光電性能,并通過引入不同的配體成功的調(diào)控它們的形貌制備了相關(guān)光電器件。此外,本實(shí)驗(yàn)還通過一些簡單的方法制備并表征了高質(zhì)量的鉍基鈣鈦礦單晶(C_6H_(15)N)_3Bi_2I_9。通過在材料合成方向上的有益探索,為新的鉍基鈣鈦礦材料的發(fā)現(xiàn)和探索提供了啟發(fā)。本文討論了長有機(jī)陽離子的意義及其對結(jié)構(gòu)的影響,以及二維鈣鈦礦的光學(xué)和物理性質(zhì),并且也探索了使用這些材料可以實(shí)現(xiàn)在光電方面的應(yīng)用。最后,探究了配體對材料形貌的影響過程。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB383.1;TM914.4
【部分圖文】：

圖 1-3 鈣鈦礦的八面體簇，八面體片及八面體鏈低維鈣鈦礦及其衍生物是由角、邊、面共享的 BX6八面體構(gòu)成的。二維層狀鈣鈦礦可以被想象為沿著不同平面方向從 3D 鈣鈦礦的立方網(wǎng)絡(luò)切割 BX6八面體所形成的層狀結(jié)構(gòu)，包括<100>，<110>和<111>取向。由于選擇的 A 位有機(jī)陽離子的空間效應(yīng)高度影響二維鈣鈦礦的變形，這些層狀無機(jī)骨架可以從<110>或<111>取向進(jìn)一步分離成一維鏈狀或者零維孤立八面體簇。傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)一維鈣鈦礦也被稱為具有納米尺度的鈣鈦礦納米線，其中 BX6八面體單元通過角共享相互作用而具有強(qiáng)相互作用，形成三維框架[8]。相比之下，分子尺度一維鈣鈦礦是由 BX6八面體鏈狀鏈段構(gòu)成的，這些鏈狀空間被周圍龐大的有機(jī)陽離子空間隔離。由于 BX6八面體單元的不同連接性，與形態(tài)鈣鈦礦納米線相比，分子一維鈣鈦礦表現(xiàn)出完全不同的光電性質(zhì)。雖然低維鈣鈦礦中有機(jī)陽離子的長度沒有受到限制，隨鈣鈦礦中有機(jī)銨離子碳鏈的延長，更有利于低維數(shù)鈣鈦礦的形成。但是大的有機(jī)陽離子會導(dǎo)致層狀結(jié)構(gòu)的崩壞，進(jìn)而形成零維的鈣鈦礦。在使用一價有機(jī)陽離子和鹵化物陰離子的同時，可以得到使用二價金屬陽離子充當(dāng) B 位，包括 Pb2+，Sn2+，Ge2+，Cu2+，F(xiàn)e2 +，Mn2+，Eu2+和 Yb2+等等。此外，這種價態(tài)平衡規(guī)則可以通過使用三價 B位陽離子來延伸，形成高度扭曲的 BX6八面體與一般化學(xué)式為 A3B2X9（B=Bi3+，

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文電池的穩(wěn)定性提供了有希望的解決方案的已經(jīng)被廣泛用來當(dāng)作光吸收材料來研到了超過 1.09%的效率[24]，以及真空沉了 1.64%的效率[25]，其他報道的效率僅有維度和電子維度導(dǎo)致了載流子傳輸效率有[Bi2I9]3-陰離子簇的鉍基鈣鈦礦都屬于過角共享的八面體單元連接成連續(xù)的晶個孤立的離子簇，這樣影響了其載流子傳但是這種 Bi 基鈣鈦礦相對立方相的 Pb 基索環(huán)境友好的穩(wěn)定的新型鉍基鈣鈦礦材

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文這已被證明是二價錫基鈣鈦礦的實(shí)際在環(huán)境條件下的穩(wěn)定性差，因此具有的另一潛在候選者。鉍基鈣鈦礦在了 1.09％的電池效率[24]。 受鉍基鈣鉛鈣鈦礦太陽能電池的潛在候選者結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的效率達(dá)到了 ，具有二維晶體結(jié)構(gòu)的（NH4）3Sb2I9薄 的開壓[44]。圖 1-5 展現(xiàn)了這種無鉛太和銻的無鉛鈣鈦礦太陽能電池可以仍然是未來需要解決問題。較低的受其固有特性的限制，例如高激子結(jié)陽能電池中效率較低，它們?nèi)匀槐幌?
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本文編號：2881093