本文關(guān)鍵詞：鈣鈦礦材料的形成機理、電子結(jié)構(gòu)及空穴傳輸性質(zhì)研究

  更多相關(guān)文章： 鈣鈦礦 電子結(jié)構(gòu) 空穴傳輸 形成機理 分子取向

【摘要】：基于有機無機雜化鈣鈦礦材料的太陽電池效率從2009年的3.8%增長到如今的22.1%,因其較高的光吸收系數(shù)、較低的成本及易于制備等優(yōu)勢吸引了越來越多的關(guān)注。雖然人們在器件的轉(zhuǎn)換效率方面取得了重大進展,但對于鈣鈦礦的基本形成機理方面的理解仍舊不完全。本論文主要利用光電子能譜技術(shù)(包括XPS和UPS)以及同步輻射技術(shù)中的X射線吸收光譜(XAS)研究了有機鹵化鈣鈦礦薄膜材料在襯底上的形成機理、電子結(jié)構(gòu)、界面空穴傳輸性質(zhì)以及鈣鈦礦材料中有機陽離子分子在材料中的取向問題的研究。其主要內(nèi)容包括：(1)鈣鈦礦薄膜材料(CH3NH3PbI3和CH3NH3PbI3-xClx)的基本形成機理。通過原位XPS表征技術(shù),我們分析了CH3NH3I連續(xù)沉積到PbI2 (PbCl2)層過程中的化學反應產(chǎn)物。這種沉積方法模擬了常用溶液法制備鈣鈦礦的“兩步”合成法。我們發(fā)現(xiàn),鈣鈦礦CH3NH3PbI3 (CH3NH3PbI3-xClx)的形成過程中存在幾個競爭的過程,特別是CH3NH3I可以分解成CH3I和NH3,前者分子可以嵌入到所得的鈣鈦礦中。這些發(fā)現(xiàn)對于不同的合成方法如何影響CH3NH3PbI3(CH3NH3Pbl3-xClx)太陽能電池的性能提供了重要的見解。(2)鈣鈦礦CH3NH3Pbl3-xClx/NPB界面的電子結(jié)構(gòu)和空穴傳輸性。我們通過原位UPS的表征技術(shù),分析了不同方法制備(旋涂法、混蒸法、逐層沉積法)所得到的鈣鈦礦CH3NH3PbI3-xClx與NPB界面的電子結(jié)構(gòu)和空穴傳輸性。我們發(fā)現(xiàn)不同方法制備所得到的鈣鈦礦CH3NH3PbI3-xClx產(chǎn)生相似的芯能級光譜曲線以及能帶結(jié)構(gòu),而NPB可以作為合適的空穴傳輸層只用于旋涂的鈣鈦礦薄膜,較大的空穴傳輸勢壘出現(xiàn)在其他兩個熱沉積方法得到的薄膜中。(3)鈣鈦礦薄膜材料的有機分子的分子取向。通過XAS譜對有機分子CH3NH3+和(HC(NH2)2)+在鈣鈦礦材料中分子取向問題研究。對CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜材料,我們通過一步溶液法和兩步溶液法來制備。我們發(fā)現(xiàn),XAS的測量結(jié)果可以通過簡單的晶體場模型精確地可以來得出基態(tài)未占用軌道態(tài)密度。我們進一步,從分析XAS圖譜數(shù)據(jù)得到,一步溶液法制備的鈣鈦礦薄膜具有一定的角度依賴性,表明CH3NH3+分子的有一致的空間取向,而角度依賴性隨著膜厚度的增加而降低。對通過兩步沉積方法制備的膜中沒有觀察到角度依賴性。而對于鈣鈦礦薄膜HC(NH2)2PbI3材料,也是通過一步溶液法來制備。我們發(fā)現(xiàn),通過改變退火溫度,得到兩個不一樣的鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu),但是通過角分辨XAS測量得到HC(NH2)2分子的空間取向具有相同特征。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦 電子結(jié)構(gòu) 空穴傳輸 形成機理 分子取向
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ132.32
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-31
• 1.1 引言10
• 1.2 鈣鈦礦太陽能電池介紹10-16
• 1.2.1 電池發(fā)展歷史介紹10-13
• 1.2.2 有機鉛鹵化鈣鈦礦的物理結(jié)構(gòu)及其特性13-16
• 1.3 光電子能譜技術(shù)介紹16-22
• 1.3.1 光電子能譜發(fā)展歷史16-17
• 1.3.2 X射線光電子能譜(XPS)介紹17-20
• 1.3.3 紫外光電子能譜(UPS)介紹20-22
• 1.4 同步輻射光譜技術(shù)介紹22-25
• 1.4.1 同步輻射光譜發(fā)展歷史22-23
• 1.4.2 X射線吸收光譜23-24
• 1.4.3 有機材料的X射線吸收能譜24-25
• 1.5 論文選題的研究意義25-26
• 1.6 本論文主要工作26-27
• 1.7 參考文獻27-31
• 第二章 相關(guān)理論與實驗技術(shù)介紹31-39
• 2.1 相關(guān)理論介紹31-32
• 2.1.1 X射線源31
• 2.1.2 真空紫外源31
• 2.1.3 同步輻射X射線源31-32
• 2.2 實驗相關(guān)儀器設(shè)備32-36
• 2.2.1 X射線粉末衍射儀(XRD)32-34
• 2.2.2 紫外光電子能譜和X射線光電子能譜34-35
• 2.2.3 同步輻射能譜-X射線吸收光譜學35-36
• 2.3 樣品的制備過程和測量36-38
• 2.3.1 鈣鈦礦化合物的制備合成36-37
• 2.3.2 鈣鈦礦化合物的測量37-38
• 2.4 參考文獻38-39
• 第三章 基于有機/無機鈣鈦礦化合物的形成機理研究39-53
• 3.1 引言39-40
• 3.2 鈣鈦礦薄膜CH_3NH_3PbI_3的形成機理研究40-45
• 3.3 鈣鈦礦薄膜CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x的形成機理研究45-49
• 3.4 本章小結(jié)49
• 3.5 參考文獻49-53
• 第四章 基于有機/無機鈣鈦礦化合物的空穴傳輸性質(zhì)研究53-68
• 4.1 引言53-54
• 4.2 運用不同方法合成得到鈣鈦礦薄膜CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x的空穴傳輸性的比較研究54-60
• 4.3 運用不同方法合成得到鈣鈦礦薄膜CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x的電子結(jié)構(gòu)的比較研究60-64
• 4.4 本章小結(jié)64
• 4.5 參考文獻64-68
• 第五章 基于有機/無機鈣鈦礦化合物的有機分子的分子取向問題的研究68-85
• 5.1 引言68-70
• 5.2 鈣鈦礦薄膜CH_3NH_3PbI_3中CH_3NH_3分子的分子取向問題研究70-76
• 5.3 鈣鈦礦薄膜HC(NH_2)_2PbI_3中HC(NH_2)_2分子的分子取向問題研究76-80
• 5.4 本章小結(jié)80-81
• 5.5 參考文獻81-85
• 第六章 本文總結(jié)與展望85-87
• 6.1 全文總結(jié)85-86
• 6.2 未來工作展望86-87
• 攻讀學位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文87-88
• 致謝88

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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本文編號：618109