有機(jī)-無(wú)機(jī)雜合物(C6H5C2H4NH3)2SnxPb1-xI4的研究及其在鈣鈦礦太陽(yáng)電池中的應(yīng)用.pdf

1、鈣鈦礦太陽(yáng)電池以其制備過(guò)程簡(jiǎn)單、制作成本低廉、光電轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。該類太陽(yáng)電池以有機(jī)-無(wú)機(jī)類鈣鈦雜合物為光吸收材料，其中研究最多的是CH3NH3PbI3。除了CH3NH3PbI3以外，還有許多其他新型的雜合物材料作為光吸收材料用于鈣鈦礦太陽(yáng)電池。本文介紹了一種具有層狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)-無(wú)機(jī)類鈣鈦礦雜合物(C6H5C2H4NH3)2SnxPb1-xI4(x=0,0.3,0.5,0.7,1)，并且利用溶劑熱法制備了其粉晶。同時(shí)

2、，利用溶液法制備的相應(yīng)的薄膜，并在此基礎(chǔ)上制備了以該系列雜合物為光吸收材料的鈣鈦礦太陽(yáng)電池。本課題研究的主要結(jié)論如下：
　?。?）采用溶劑熱法制備的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜合物(C6H5C2H4NH3)2SnxPb1-xI4(x=0,0.3,0.5,0.7,1)是一種層狀結(jié)構(gòu)的雜合物材料，其沿〈00l〉方向結(jié)晶，并且具有(002l)晶面。通過(guò)分析其粉晶的XRD發(fā)現(xiàn)，隨著x的增加雜合物的衍射峰向高角度移動(dòng)，其晶面間距由16.36nm逐漸減小到1

3、6.27nm。粉晶的PL譜結(jié)果表明，x的不同，雜合物具有不同的特征發(fā)光峰以及發(fā)光強(qiáng)度。粉晶的UV-Vis吸收光譜結(jié)果表明，隨著x的增加，雜合物的吸收邊不斷紅移，在x=1時(shí)達(dá)到最大值730nm，這說(shuō)明調(diào)整x的大?。碨n/Pb的比例）可以調(diào)節(jié)雜合物的光吸收性能，進(jìn)而調(diào)整其禁帶寬度。
　?。?）利用溶液法制備了(C6H5C2H4NH3)2SnxPb1-xI4(x=0,0.3,0.5,0.7,1)雜合物薄膜，并探究不同的實(shí)驗(yàn)條件（襯底、

4、氣氛、熱處理溫度）對(duì)雜合物薄膜的形貌及性能的影響。薄膜UV-Vis吸收光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，薄膜和粉晶的吸收邊具有一致的變化規(guī)律，但是薄膜吸收邊的位置相較于粉晶的吸收邊會(huì)產(chǎn)生藍(lán)移，薄膜吸收邊的最大值為650nm。結(jié)合雜合物薄膜的禁帶寬度和UPS譜的結(jié)果可知，雜合物薄膜的價(jià)帶會(huì)隨著 x的增加而升高，導(dǎo)帶會(huì)先降低再升高，并且含Sn(Ⅱ)雜合物的價(jià)帶均比雜合物(C6H5C2H4NH3)2PbI4價(jià)帶高，導(dǎo)帶均比其要低。通過(guò)研究該系列雜合物在大氣

5、環(huán)境下的化學(xué)穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)雜合物中不含Sn(Ⅱ)或者含量較少（x≤0.3）時(shí)，雜合物薄膜具有非常好的穩(wěn)定性，當(dāng)Sn(Ⅱ)的含量超過(guò)某一個(gè)量（x≥0.5）時(shí)，隨著Sn(Ⅱ)的增加，薄膜的穩(wěn)定性變差，尤其是當(dāng)x=1時(shí)，雜合物幾乎不能在大氣環(huán)境中保存。
　　（3）所制備的層狀有機(jī)-無(wú)機(jī)類鈣鈦礦雜合物(C6H5C2H4NH3)2SnxPb1-xI4(x=0,0.3,0.5,0.7,1)基鈣鈦礦太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)為FTO/BL-TiO2/Mes