铯铅卤化物钙钛矿材料制备方法及光电性能研究

摘要

与传统的半导体材料相比，卤化物钙钛矿具有优异的光电性能，例如强光吸收，可调的带宽，较长的载流子扩散长度和独特的双极电荷传输特性，因此钙钛矿太阳能电池是新一代很有前途的光伏技术，由于它的高转化效率和低制备成本引起人们的广泛关注，钙钛矿太阳能电池的效率也在短短几年的时间迅速提高。尽管钙钛矿具有这么多优异的特性，但是钙钛矿电池仍然在薄膜的质量，电荷的分离，器件稳定性，制造成本等方面面临着一些问题。光电转换效率的快速提升让人们看到了钙钛矿太阳能电池能够实现实际应用的希望，但是仍然还有许多问题需要克服与解决。 本文主要通过优化制备方法获得了掺杂Bi3+离子的CsPb1-xBixBr3(0＜x(＜＜)1)无机卤化物钙钛矿晶体，并且具有优异的光电性能，不仅提高了钙钛矿材料的载流子浓度和迁移率，而且为进一步开发高效率的钙钛矿太阳能电池提供了一定的理论指导和研究基础;探索了制备CsPbBr3钙钛矿薄膜的最优条件和掺杂Bi3+离子的最佳浓度。通过掺杂Bi3+离子增加对光的吸收，电池性能和重现性得到提高。 另外在CsPbI3钙钛矿中掺杂Bi3+离子能够得到在常温下稳定α-CsPbI3钙钛矿材料，进而有效地提高电池的光电转化效率，同时使用CuI材料替代有机物空穴传输材料制备纯无机钙钛矿电池进一步降低了制备成本和提升了电池整体的稳定性延长了在空气环境中使用寿命，为进步钙钛矿电池的实际应用提供了可靠的思路。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1研究背景

1．2钙钛矿的结构与性质

1．2．1钙钛矿的结构

1．2．2钙钛矿的性质

1．3钙钛矿电池的分类及原理

1．3．1钙钛矿电池的分类

1．3．2钙钛矿电池的工作原理

1．4钙钛矿太阳能电池的组成

1．4．1电子传输层

1．4．2空穴传输层

1．4．3电极材料

1．5钙钛矿的沉积技术

1．5．1溶液法

1．5．2双源气相沉积法

1．5．3气相辅助溶液法

1．6本文的研究思路与主要内容

2．CsPb1-xBixBr3晶体的制备及光电性能研究

2．1前言

2．2实验部分

2．2．1实验原料与试剂

2．2．2实验仪器

2．3测试表征手段

2．3．1样品结构表征

2．3．2样品的成分表征

2．3．3样品的光谱表征

2．4 CsPb1-xBixBr3晶体的制备

2．5结果与讨论

2．5．1晶体成分与结构表征

2．5．2晶体的光学性质

2．5．3晶体的电学性质

2．6本章小结

3．CsPb1-xBixBr3薄膜的制备及电池性能研究

3．1前言

3．2实验部分

3．2．1实验仪器

3．2．2实验原料与试剂

3．3 CsPbBr3钙钛矿吸光层制备条件的探索

3．4不同的Bi3+离子掺杂量钙钛矿薄膜的表征

3．4．1不同的Bi3+离子掺杂量钙钛矿薄膜的形貌表征

3．4．2不同的Bi3+离子掺杂量钙钛矿薄膜的XRD表征

3．4．3 CsPb1-xBixBr3(0≤x≤0．1)钙钛矿薄膜的光学性能的表征

3．5器件制备及电池的性能测试

3．6本章小结

4．CsPb1-xBixI3钙钛矿稳定性及电池性能研究

4．1前言

4．2结果与讨论

4．2．2 CsPb1-xBixI3薄膜形貌表征

4．2．3 CsPb1-xBixI3钙钛矿薄膜的晶体结构

4．2．4钙钛矿薄膜稳定性的机理推断

4．2．5钙钛矿薄膜成分分析

4．2．6钙钛矿薄膜的光电性质的分析

4．3电池性能评估

4．4本章总结

5结论与展望

致谢

参考文献

附录