自從2009年Miyasaka等人將有機無機雜化鈣鈦礦用于光伏器件開始,該半導體材料引起了人們極大的關注。鈣鈦礦太陽電池（PSC）的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）在過去短短十年內(nèi)從3.8%迅速提高到23.7%。其中金屬鹵化物鈣鈦礦CH₃NH₃PbI₃材料具有高的光吸收系數(shù)、較長的電荷擴散長度、雙極性電荷傳輸特性、合適的禁帶寬度和可采用溶液法加工等優(yōu)點,尤其是介觀結(jié)構CH₃NH₃PbI₃PSCs具有高效率,且工藝重復性較好,使其迅速成為新型太陽電池的研究熱點。然而,在介觀鈣鈦礦太陽能電池技術的發(fā)展過程中,光吸收層的成膜性問題一直是阻礙器件性能提升的關鍵。對于介觀PSCs,鈣鈦礦材料均勻、完整填充介孔金屬氧化物納米孔洞、制備高結(jié)晶度、致密晶粒覆蓋層成為本太陽電池研究的重要工作和挑戰(zhàn)。本文緊跟國際前沿發(fā)展,借助于多種表面、界面修飾方法,深入探討了鈣鈦礦薄膜的成核、生長及界面調(diào)控機制。通過表面修飾、界面調(diào)控顯著提升了太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）,為鈣鈦礦太陽電池效率的... 

【文章來源】：華東師范大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

典型的幾類太陽能電池效率發(fā)展歷程（美國國家能源實驗室NREL發(fā)布，截止2019年3月1日）[13]

1.2.2 鈣鈦礦的晶體結(jié)構之前人們所述的鈣鈦礦指的是(RNH3)2(CH3NH3)n-1MnI3n+1（R 代表烷基、苯乙基等，M 為 Pb、Sn 等，n=1,2,3~∞），有機-無機雜化鈣鈦礦的結(jié)構為有機層和無機層交替堆疊，在有機層之間的范德華力垂直于無機層，共價鍵連接無機層，形成像層狀結(jié)構的量子井。這種多層復合鈣鈦礦的帶隙通常大于 2 eV。如果有機陽離子的尺寸減小，其結(jié)構將由原來的四方對稱結(jié)構逐漸變?yōu)榱⒎綄ΨQ結(jié)構。這種對稱性的增強減小了鈣鈦礦的帶隙，例如，鈣鈦礦型 CH3NH3PbI3的帶隙在1.5 eV 左右。這種立方型有機-無機雜化鈣鈦礦一般采用的化學結(jié)構為 AMX3。現(xiàn)在的鈣鈦礦材料通常被認為是 ABX3型化合物的統(tǒng)稱，如圖 1-2（a）所示，其中 A, B 分別為離子半徑不同的陽離子，X 表示與 B 位陽離子配位的陰離子。

圖 1-3 MA–PbI3的能帶結(jié)構圖[15]scalar-relativistic electronic band structure and partial densitPbI3in the low-temperature orthorombic phase.體光電器件的鈣鈦礦材料主要由：CH3NH3+（M A 位陽離子、I-、Cl-、Br-的 X 位陰離子以及 Ge位于第四主族的元素構成。通常講 B 位陽離子的 B 位陽離子由六個 X 位陰離子環(huán)繞，形成 BX6由頂對頂形成的共點三維結(jié)構組成，構成連續(xù)的結(jié)構的形成受 A、B、X 離子的離子半徑影響，并且子半徑是不同的。鈣鈦礦的穩(wěn)定性一般可以通過rance factor）t 和八面體因子 μ 的經(jīng)驗公式來衡量，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于氧化錫納米晶的低溫電子傳輸層型鈣鈦礦太陽電池的研究（英文）[J]. 趙晉津,魏麗玉,劉金喜,王鵬,劉正浩,賈春媚,李江宇.  Science China Materials. 2017(03)



本文編號：3536633