【摘要】：有機-無機雜化鈣鈦礦如MAPb(BrxI1-x)3(MA=CH3NH3+)是一種新型的直接帶隙光電半導(dǎo)體材料,在光電轉(zhuǎn)換方面取得了巨大的成就。作為新一代光電材料,其具有寬吸收譜、高吸收系數(shù)、高載遷移率,及帶隙可調(diào)等特點,使得MAPb(BrxI1-x-3系統(tǒng)是串聯(lián)太陽電池的理想候選材料之一。此外,基于鈣鈦礦制備的發(fā)光二極管具有高亮度、色度純度高、穩(wěn)定性強、高透明度、發(fā)射波長可調(diào)以及與透明基底兼容性好等特點,因此,鈣鈦礦材料也被認為會引起下一代顯示材料的革命。然而,在光場或者電場作用下MAPb(BrxI1-x)3系統(tǒng)表現(xiàn)出了不穩(wěn)定的缺點,容易形成富碘、富溴區(qū)域,形成相分離,導(dǎo)致鈣鈦礦基太陽電池較低的開路電壓,發(fā)光二極管的發(fā)射波長被釘扎在富碘特征區(qū)域,即紅外區(qū)域,使其失去可調(diào)性。本文將詳細介紹混合鹵素鈣鈦礦相分離的起源,以及已有的有效抑制相分離的方法,在此基礎(chǔ)上提出兩種有效抑制相分離的方法:1.引入有機胺長鏈(正丁胺,n-Butylamine,BA)利用正丁胺長鏈的自組裝效應(yīng),可以有效地將鈣鈦礦晶粒很好的隔離起來從而形成納米尺寸的準二維鈣鈦礦,從而有效地抑制混合鹵素鈣鈦礦系統(tǒng)的相分離�；诖嘶A(chǔ),我們制備出了穩(wěn)定高效、發(fā)射波長可調(diào)的鈣鈦礦發(fā)光二極管。2.利用氧離子鈍化鹵素離子的空位在光照條件下,氧氣會加速滲入鈣鈦礦薄膜中,理論計算表明氧離子有非常高的概率占據(jù)鹵素離子空位,從而減少鹵素離子移動的通道達到抑制相分離的效果。
【圖文】：

邐第１章緒論邐逡逑剛性球體處理并考慮到緊密堆積配置產(chǎn)生Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ容忍度因子概念，即逡逑（＾邋＋心）＝＋邋／＾），其中，是公差因子和凡0辦和辦是相應(yīng)離子的離逡逑子半徑％］。離子半徑的容忍因子對預(yù)測新的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)是有幫助的，典型的三逡逑維鈣鈦礦的容忍因子在１．０之間［２５］。逡逑就有機－無機雜化鈣鈦礦而言，“Ａ”位一般被尺寸較小的有機陽離子占據(jù)逡逑（例如，ＣＨ３ＮＨ３＋、ＣＨ３（ＮＨ２）２＋和Ｃｓ＋），“Ｂ”位則被二價金屬離子占據(jù)（例如，逡逑Ｐｂ２＋，Ｓｎ２＋，Ｇｅ２＋），“Ｘ”位則是鹵素離子（例如，ｒ，Ｂｒ，ｃｒ）。鈣鈦礦的帶隙可以逡逑通過改變?nèi)N陽離子和陰離子的組分來調(diào)整［２６］。一般而言，改變“Ａ”位離子逡逑會改變“Ｂ－Ｘ”化學鍵，導(dǎo)致晶格的擴大或縮小。典型的“Ａ”位離子如Ｃｓ＋，逡逑甲基銨（ＭＡ＋）或甲脒（ＦＡ＋）可與Ｐｂｌ６ｇ構(gòu)形成３Ｄ框架，其中有效離子半徑（ｉ？）逡逑遵循如＜尺吻＜／＾的趨勢�！埃痢蔽浑x子半徑的增加會導(dǎo)致晶格膨脹，，也會同時逡逑導(dǎo)致帶隙的減小ｔ２７］。當“Ｘ”位鹵素的尺寸增大時，Ｐｂ基鈣鈦礦在吸收光譜中逡逑產(chǎn)生紅移（圖１．１邋（ｂ＆ｃ）），這是由于鹵素原子電負性的共價特性增加所致。因此，逡逑可以通過調(diào)整“Ｘ”位的比例來達到調(diào)整帶隙的目的［２８］。逡逑（邐）？ｂＡ邋＞ｕｌｅ邋ｓｔａｒｔｉｎＣｓＰｂＸ

和離子移動［３４】，而不是由于其鐵電性［３５］。研究表明，正式結(jié)構(gòu)器件中，在鈣鈦逡逑礦與ＦＴＯ邋（摻雜氟的Ｓｎ０２透明導(dǎo)電玻璃）電極層引入一層Ｔｉ０２介孔薄膜（約１５逡逑ｎｍ）可以很好的緩解遲滯效應(yīng)如圖１．２（ａ）。這種介孔薄層可以提高有效接觸逡逑面積，有利于電荷的提取，并使該區(qū)域內(nèi)部的鈣鈦礦產(chǎn)生電子積累，其作用于逡逑該界面處的電子陷阱位點并抑制負離子電荷的積累。逡逑硅基／銅曬化合物基和鈣鈦礦組成的多結(jié)混合太陽能電池是一種可以提供更逡逑高效率、低成本解決能源短缺的方案，這種技術(shù)與當今技術(shù)相比還是非常有優(yōu)逡逑勢的［３７＿３８］。在這里我們討論鈣鈦礦型太陽能電池的應(yīng)用，以及超越硅基電池的逡逑可行性。逡逑（ａ）逡逑【（ｂｌＡｎｐ－ＴｉＯｐ逡逑Ｓ００邋ｎｒｒ，邋Ｉ逡逑（ｂ）邐（ｃ）邐邐逡逑ＱＬ＿：Ｉ＿ｌ逡逑圖１．邋２邋（ａ）含ＴｉＣｂ薄層鈣鈦礦ＳＥＭ圖（ｂ）半透明鈣鈦礦薄膜逡逑［３９］；邋（ｃ）可變色鈣鈦礦薄膜［４（＞］。逡逑硅基太陽能電池具有易脆易碎的缺點，因此在柔性領(lǐng)域以及半透明應(yīng)用方逡逑面可以說硅基太陽能電池存在致命的缺陷。相比之下，鈣鈦礦太陽能電池可以逡逑通過溶液或者氣相等方法在各種襯底上進行加工，非常具有靈活性。因其輕便、逡逑靈活等特性
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ028;TN304

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本文編號：2596660