鈣鈦礦太陽(yáng)能電池因?yàn)榈统杀�、良好的穩(wěn)定性、簡(jiǎn)易的制備過(guò)程可以和傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池競(jìng)爭(zhēng),這將成為發(fā)展高效太陽(yáng)能電池的一個(gè)新方向。有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦（如CH3NH3PbI3,CH3NH3PbI3-xClx等）因具有光捕獲和載流子傳輸?shù)膬?yōu)良性能作為太陽(yáng)能電池的吸光材料。目前,雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）已經(jīng)迅速?gòu)?009年3.8%增加到2018年23.3%。盡管性能得到迅速增加,但一些疑惑的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如巨介電常數(shù)（GDC）、反常電滯回線等仍未見有理論研究。研究表明,在室溫條件下CH3NH3PbI3沒(méi)有典型的晶體結(jié)構(gòu),主要?dú)w結(jié)為CH3NH3+幾何排列目前尚未有報(bào)道。而使用周期性邊界條件（PBC）的密度泛函理論（DFT）來(lái)計(jì)算室溫下無(wú)序CH3NH3+是不合理的。鑒于此,本文通過(guò)對(duì)CH3NH3+在CH3NH3Pbl3中的特性進(jìn)行系統(tǒng)理論研究,對(duì)雜化鈣鈦礦的GDC和反常電滯回線給出了科學(xué)的理論解釋。數(shù)值模擬優(yōu)化計(jì)算了太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)中雜化鈣鈦礦材料、傳輸材料和器件結(jié)構(gòu)對(duì)電池性能的影響。本論文創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.基于CH3NH3PbI3材料介電常數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果,通過(guò)理論分析提出了室溫時(shí)C... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）立方鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)［１］

在母液中當(dāng)溫度降到３６０Ｋ以下在液體界面轉(zhuǎn)變成Ｓ－相ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩ３；另一種是??在干燥環(huán)境中當(dāng)溫度降到２００Ｋ以下時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)椋ǎ担�，隨著溫度降低到１３０Ｋ以下時(shí)??轉(zhuǎn)變?yōu)椋�，單晶ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩ３隨溫度的相變?nèi)鐖D１．２所示。在ｐ－相時(shí)，??ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩ３仍舊是三角相，然而空間群從ａ－相的Ｐ３ｍｌ降低到了?Ｐ３，在１５０?Ｋ??時(shí)測(cè)得晶體參數(shù)：ａ?＝?ｂ＝１７．７９１４（８）Ａ，ｃ＝?１０．９０１６（６）Ａ，ａ?＝?ｐ?＝?９０．００°，?ｙ＝１２０°。??在高于３２７．４?Ｋ時(shí)，Ｐｏｇｌｉｔｓｃｈ等人發(fā)現(xiàn)ａ－相ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３晶體材料在毫米波頻率??測(cè)量復(fù)介電常數(shù)隨頻率和溫度變化的規(guī)律，測(cè)量結(jié)果揭示了?ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３中有機(jī)陽(yáng)??離子ＣＨ３ＮＨ３＋具有皮秒弛豫過(guò)程，這說(shuō)明ＣＨ３ＮＨ３＋位置是不固定的，并且是動(dòng)力??學(xué)無(wú)序的，而Ｐｂｌ６八面體是繞ｃ軸輕微扭曲的［４］，晶體結(jié)構(gòu)近似為立方相。隨著溫??度降低到１６２．２?Ｋ和３２７．４?Ｋ溫度區(qū)間，Ｐ－相ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３是四方晶體相，無(wú)機(jī)框??架的扭曲度增加

晶體面中心光致發(fā)光的中心峰值是８００ｎｍ，邊緣光致發(fā)光的中心峰值是７７０ｎｍ，??當(dāng)從晶體中心移動(dòng)到晶體邊緣時(shí)光致發(fā)光發(fā)生藍(lán)移，并且光致發(fā)光衰減加速，如圖??１．４所示Ｍ。圖１．５?（ａ）顯示在真空條件下整個(gè)ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３晶體表面包括邊緣的??光致發(fā)光譜都是十分寬的。隨著增加暴露濕度藍(lán)色分量成為主要，這導(dǎo)致在７７０ｎｍ??處一個(gè)尖銳峰（ＦＷＨＭ？２２ｎｍ），如圖１．?５?（ａ）?－?（ｃ））所示；并且光致發(fā)光的??衰減動(dòng)力學(xué)時(shí)間縮短，如圖１．５?（ｄ）和（ｅ）所示。光致發(fā)光譜是在改變測(cè)試室中??空氣幾分鐘范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量的，這說(shuō)明了光譜隨周圍環(huán)境的變化是十分迅速的，這??樣的特性說(shuō)明了在室溫條件下晶體表面重構(gòu)是由格點(diǎn)扭曲誘導(dǎo)的，這樣的結(jié)果是??十分有意義的。暴露到濕度環(huán)境中導(dǎo)致測(cè)量晶體邊緣的微－拉曼譜在晶體表面局域??扭曲，尤其在１０９ｃｍ１處峰值位移到更低能量，并且觀察到的強(qiáng)度增強(qiáng)意味著無(wú)機(jī)??框架局域扭曲的證據(jù)，并且伴隨著在２５０?ｃｍ－１處陽(yáng)離子ＣＨ３ＮＨ３＋模式紅移，如圖??１．５?（ｆ）所示。概括來(lái)說(shuō)


本文編號(hào)：3516816