类钙钛矿材料的合成及其在太阳能电池中的应用研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guilinzd
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近年来,一种类钙钛矿材料Cs2SnX6(X=I,Br)受到了人们的关注。这种类钙钛矿不仅无毒稳定,而且具备优异的光电特性,前景诱人。本研究选择这种类钙钛矿材料作为研究对象,主要对其合成方法、结构性能及其在太阳能电池中的应用进行探索研究,主要内容如下:首先,探索研究了Cs2SnI6的合成,找到一种简单高效的溶液制备方法,进而对所合成的Cs2SnI6进行了XRD、SEM、EDX及UV-vis表征。研究表明:Cs2SnI6为黑色粉末,可以实现对可见光的全谱吸收,具备优异的吸光能力;该材料还具备良好的环境稳定性。此外,我们还对Cs2SnI6在溶剂中的稳定性进行了探索,发现其可以在1,4-丁内酯(GBL)中稳定存在,而在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中会产生杂质。其次,将上述合成的Cs2SnI6应用于太阳能电池中并制备出光电器件。当Cs2SnI6作为空穴传输材料应用于固态染料敏化电池中时,经过光阳极厚度及Cs2SnI6旋涂次数优化,可以得到将近1%的光电转化效率;当Cs2SnI6作为无机染料应用于液态染料敏化电池中时,因电解质对其有不良影响,效率较低;当Cs2SnI6与PVK共同作为活性材料应用于体异质结薄膜太阳能电池中时,器件性能较差,但仍表明Cs2SnI6材料本身所具备的n型半导体特性。最后,溶液法合成了Cs2SnI6的同系物Cs2SnBr6。研究表明:Cs2SnBr6粉末呈淡黄色,可以实现对可见光的全谱吸收,但是吸收系数低于Cs2SnI6。Cs2SnBr6与Cs2SnI6一样,拥有优异的环境稳定性,可以在干燥空气中稳定存在95天以上并且在180 oC退火处理后不会发生分解。此外,我们还对Cs2SnBr6在溶剂中的稳定性进行了研究,实验结果表明,与Cs2SnI6一样,Cs2SnBr6可以在GBL中稳定存在,而在DMF中会产生杂质。
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