无机钙钛矿薄膜的制备与表征的研究
摘 要：随着时间的推移，地球上大量的不可再生资源被人们消耗殆尽，我们不得不直视我们资源枯竭的问题！而取之不尽，用之不竭的太阳能就成为各国科研人员的重点研究对象！当提出太阳能这一概念时，如何高效的使用太阳能，就一直成为难以攻克的难题！新型材料有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)自从在2009年前后被公开首次报道之后，钙钛矿电池如一匹黑马，夺人眼球。作为一种新型材料，在美国实验室最高转换效率已达29.1%，发展速度远远超过其他电池，一举成为当今光伏电池研究领域最闪耀的新星，一直都受到了科研学术界的关注。钙钛矿材料以优越的光电性质、低温可制备、低成本等特点一直受到人们的青睐！在十年的发展期间，从当初仅仅只有3.8%的转换率，如今其光电转换率已超过25%。如此高效的转换率，可与硅太阳能电池的效率相媲美。但是，该材料在元器件表面覆盖效果不佳，效率不高而导致不能大面积商用。如何制备无机钙钛矿薄膜，并在制备的基础上进一步的提高其质量，以及其表征的研究，将在本课题中,主要针对钙钛矿薄膜的制备与表征的研究。
关键词：钙钛矿材料、钙钛矿太阳能电池、无机钙钛矿薄膜、光电性质
- 无机钙钛矿薄膜的介绍
1.无机钙钛矿薄膜的由来
钙钛矿材料通常指晶体结构为ABX3型的化合物（见图1.1），A位为碱土元素，阳离子呈12配位结构，位于由八面体构成的空穴内；B位为过渡金属元素，过渡金属离子与六个氧离子形成八面体配位。钙钛矿(Preosvik)一词是用俄罗斯地质学家Preosvik的名字命名的，它来源于一种名为钛酸钙(CaTiO3)的矿石。
图1.1：ABX3型化合物的晶体结构
与有机-无机杂化型钙钛矿材料相比，无机钙钛矿材料具有更高的热湿化学稳定性、低的非辐射复合速率、高的光致发光量子产率、发光峰可调等优异性能，而且成本经济低廉。近年来，无机卤化物钙钛矿材料由于其优越的光致发光和电致发光特性，引起了国内外学术界和工业界的广泛关注，大量研究发现钙钛矿材料在太阳能电池、场效应晶体管、LED灯、显示等领域表现出了极大的发展潜力和应用前景。尽管如此，随着研究的深入，发现了许多制约钙钛矿发展应用的缺点，比如钙钛矿材料本身的稳定性较差、存在重金属毒性、大面积制备困难等，使得这类材料的各方面性能还是不尽人意。无论将钙钛矿材料应用于何种器件，想要提高其性能，都要提高钙钛矿薄膜活性层的质量，因此，优化工艺，获得高质量环保钙钛矿薄膜任重道远。
2.无机钙钛矿薄膜的发展潜力
无机钙钛矿薄膜作为太阳能电池中不可或缺的一项材料，笼统的来说是直接将太阳光能转变为电能的过程中，一项必不可少的重要材料。太阳能电池与传统的电化学电池、燃料电池这些相比更加的环保，对于生态环境影响相对较小。
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