有機(jī)-無機(jī)鹵化物鈣鈦礦是近年來光電領(lǐng)域備受關(guān)注的材料之一,由于其獨(dú)特的光電特性,目前鈣鈦礦太陽電池的認(rèn)證光電轉(zhuǎn)化效率（Power Conversion Efficiency,PCE）已經(jīng)達(dá)到25.2%,展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。然而,鈣鈦礦器件具有差的穩(wěn)定性,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求,這是阻礙未來鈣鈦礦太陽電池進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。作為器件的核心組成部分,鈣鈦礦吸光層材料在濕度、氧氣、熱和光照條件下的不穩(wěn)定性成為導(dǎo)致鈣鈦礦太陽電池不穩(wěn)定的主要原因。因此,新型鈣鈦礦材料的研發(fā),并且通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提升器件的效率和穩(wěn)定性是很有必要的。濕度穩(wěn)定的二維（Two-Dimensional,2D）和混合維（Mixed-Dimensional,MD）鈣鈦礦材料的出現(xiàn)為鈣鈦礦太陽電池的商業(yè)化帶來了曙光,但其低的PCE是目前亟需解決的問題。針對(duì)以上的研究背景,本文主要關(guān)注于高性能MD鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),鹵化銨鹽對(duì)MD鈣鈦礦材料性能影響的研究以及高效穩(wěn)定的2D-3D鈣鈦礦太陽電池的制備三個(gè)方面,針對(duì)如何提升2D及MD鈣鈦礦太陽電池的PCE和探究鹵化銨鹽對(duì)2D及MD鈣鈦礦材料性能的影響開展一系列研究工作:（... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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圖１．２?２０２０年ＮＲＥＬ發(fā)布的由國際各權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證公布的各種太陽電池在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的最高??光電轉(zhuǎn)化效率丨１３丨

?第１章緒論???是立方晶體的體心，而陽離子Ｂ是立方八面體的體心。對(duì)于有機(jī)鹵化物鈣鈦礦材??料，以甲胺碘化鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３，?ＭＡＰｂＩ３）鈣鈦礦為例，碘離子占據(jù)八面體的??頂角，并且以共頂點(diǎn)的方式相互連接，這樣形成了穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)，還能有助于??產(chǎn)生的缺陷在內(nèi)部的擴(kuò)散和遷移。此外，這種共頂點(diǎn)連接方式可以有效地?cái)U(kuò)大八??面體網(wǎng)格空位，進(jìn)而可以容忍更大的離子，豐富了此類材料的種類［Ｗ。??圖１．３?（ａ）?ＡＢＸｓ型鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)；（ｂ）?ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３鈣鈦礦立方晶體結(jié)構(gòu)（綠色為??ＣＨ３ＮＨ３＋，紫色為鹵素原子，藍(lán)色為Ｐｂ２＋）。??Ｆｉｇ．?１．３?（ａ）?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＡＢＸ３?ｔｙｐｅ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ；?（ｂ）?ＣＨ３ＮＨ３ＰＷ３?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｃｕｂｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ??ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?（ｇｒｅｅｎ?ｉｓ?ＣＨ３ＮＨ３％?ｐｕｒｐｌｅ?ｉｓ?ｈａｌｏｇｅｎ?ａｔｏｍ，?ｂｌｕｅ?ｉｓ?Ｐｂ２＋）．??黑色鹵化物鈣鈦礦早在１９７８年首次被報(bào)道出來然后２８年后才第一次??應(yīng)用到太陽電池中。２００９年，Ｍｉｙａｓａｋａ教授首次報(bào)道了基于鈣鈦礦吸光材料的??太陽電池器件，由于其相對(duì)合適并且可調(diào)的帶隙１｜７］，高的吸光系數(shù)［１８］，長的載流??子擴(kuò)散長度［１９】和優(yōu)異的遷移率［２Ｑ］，取得了?３．８％的光電轉(zhuǎn)化效率。２０１２年，基于??典型的ＭＡＰｂｈ鈣鈦礦，光學(xué)帶隙為１．６ｅＶ，通過器件結(jié)構(gòu)的研宄和優(yōu)化，研宄??者將ＰＳＣｓ效率提高到９．７％【１Ｇ］。至此，首個(gè)固態(tài)ＰＳＣｓ問世，此后電池效率得到??快速的提升。??ＰＳＣｓ快速增長的效率與鈣鈦礦吸光層材料的優(yōu)異光電性能是密

而可以提高效率和穩(wěn)定性［３Ｇ］。ＺｎＯ層的處理也會(huì)影響ＰＳＣｓ的性能，有報(bào)道稱??ＺｎＯ在環(huán)境中的老化會(huì)提高ＰＳＣｓ的性能。然而，使用ＺｎＯ層的器件獲得的最佳??效率通常低于１６％ｔ３Ｇ］，其穩(wěn)定性通常低于使用Ｔｉ０２層的器件。因此，盡管ＺｎＯ??具有低溫沉積的優(yōu)點(diǎn)，但與Ｔｉ０２相比，這種材料不是ＥＴＬ更好的選擇。??ａ???丨金厲對(duì)電ｇ?ｂ?Ａｕ?ｃ?Ａｕ??Ｐ?空穴傳狀?ＨＴＬ?ＰｅｒｏｖＬ??電子臓?ｍ??＇?ＦＴ〇ａｗ％４Ｓ?平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)?介孔結(jié)構(gòu)??圖１．５?（ａ）常見鈣鈦礦太陽電池示意圖；鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)示意圖（ｂ）平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)和??（ｃ）介孔結(jié)構(gòu)。??Ｆｉｇ．?１．５?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｍｏｓｔ?ｃｏｍｍｏｎ?ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｉｌ；?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ??ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?（ｂ）?ｐｌａｎａｒ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?（ｃ）?ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．??除了?Ｔｉ０２和ＺｎＯ外，近年來采用Ｓｎ〇２作為ＥＴＬ的研宄也越來越廣泛ｔ３１，３２Ｌ??基于Ｓｎ０２層的高效率（超過２０％）、高穩(wěn)定性的器件最近也己經(jīng)被報(bào)道ｔ３２］。在平??板結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦器件中，優(yōu)化Ｓｎ０２層的沉積方式己被證明可以有效地提高電池??的效率和降低遲滯效應(yīng)，Ｓｎ０２作為ＥＴＬ展現(xiàn)出了很好的應(yīng)用潛能。近年來，也??有相關(guān)基于Ｓｎ０２的高效率、低遲滯器件的文獻(xiàn)報(bào)道。采用ＡＬＤ沉積ｔ３１］和等離??子增強(qiáng)的ＡＬＤ沉積的Ｓｎ０２層效率都已經(jīng)超過了?１８％。此外，Ｌｉ摻雜可以改??善Ｓ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3118922