新型钙钛矿半导体CsSnBr 3 的材料制备与性能研究
发布时间：2021-05-09 10:58
为了解决人类发展过程中遇到的能源紧缺,能源结构不合理以及环境污染等问题,寻找稳定的可再生能源成为一个世界级研究热点。太阳能取之不尽用之不竭,是最有希望的可再生能源来源之一。基于半导体光伏效应的太阳能电池可以直接将光能转换为电能。目前商业化的硅太阳能电池在制备过程中的高能耗和复杂工艺阻碍了其进一步应用。卤素钙钛矿ABX3材料因具有原料廉价,制备工艺简单等优点得到研究人员的关注。基于钙钛矿的单结太阳能电池效率已经从3.8%提高到23.3%,效率值与商业化的硅太阳能电池相当。然而大部分研究的钙钛矿太阳能电池使用Pb元素对环境不友好,含Sn钙钛矿材料则是潜在的替代材料之一。在含Sn钙钛矿材料中,纯无机化合物CsSnBr3具有优异的物理化学性能。本文主要以CsSnBr3为研究对象,以下研究旨在为提升CsSnBr3太阳能电池效率提供指导意义:（1）对制备CsSnBr3粉末前驱体的原料SnBr2进行了提纯。优化CsSnBr3单晶生长工艺后,得到高质...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 钙钛矿太阳能电池的结构
1.3 卤素钙钛矿薄膜和电池制备方法
1.4 钙钛矿材料结构特征及研究现状
1.4.1 FASnI_3
1.4.2 MASnI_3
1.4.3 MASnBr_3
1.4.4 CsSnI_3
1.4.5 CsSnBr_3
1.5 三维锡钙钛矿材料中缺陷类型和电池制备过程工艺补偿
1.6 钙钛矿单晶探测器
1.7 本章小结及研究方向
第2章 实验条件
2.1 主要实验试剂和实验仪器
2.2 材料表征方法
2.2.1 粉末X射线衍射分析
2.2.2 单晶X射线衍射分析
2.2.3 紫外可见近红外光谱
2.2.4 X射线光电子能谱和紫外光电子能谱
2.2.5 荧光光谱
2.2.6 热重分析和差热分析
2.2.7 椭圆偏振光学参数测量
2.2.8 综合物性测量
2.2.9 量子效率测量系统
2.3 理论计算方法
第3章 Cs SnBr_3原料制备与晶体生长
3.1 引言
3.2 实验路线
3.3 SnBr_2 的制备与提纯
3.4 CsSnBr_3 前驱体粉末的制备
3.5 CsSnBr_3 晶体生长工艺优化
3.6 表面活性剂对晶体形貌的影响
3.7 本章小结
第4章 Cs SnBr_3介电常数、激子结合能和稳定性的研究
4.1 引言
4.2 研究路线
4.3 不同频率的介电常数测量
4.3.1 光学常数n,k与光学介电常数ε_(Eg)′的测量
4.3.2 频率为kHz-MHz的介电常数ε′测量
4.3.3 小结
4.4 激子结合能理论计算及测量
4.4.1 激子结合能理论计算值
4.4.2 激子结合能实验测量值
4.4.3 小结
4.5 稳定性
4.6 本章小结
第5章 Cs SnBr_3晶体的光谱,载流子寿命的计算及测量
5.1 引言
5.2 研究路线
5.3 CsSnBr_3 晶体光谱学研究
5.3.1 晶体的的吸收光谱及稳态荧光光谱
5.3.2 CsSnBr_3 晶体表面光电子能谱分析
5.4 计算CsSnBr_3晶体载流子扩散长度
5.4.1 CsSnBr_3 晶体的瞬态荧光光谱
5.4.2 CsSnBr_3 晶体电导率和霍尔效应的测量
5.4.3 计算及小结
5.5 计算CsSnBr_3晶体的载流子寿命
5.5.1 CsSnBr_3 单晶光探测器及性能研究
5.5.2 实验直接测量CsSnBr_3载流子扩散长度
5.5.3 计算及小结
5.6 本章小结
第6章 CsSnBr_3光探测器中载流子的有效扩散和收集
6.1 引言
6.2 研究路线
6.3 CsSnBr_3 晶体的E_(vac)~(VBM)和E_(vac)~(CBM)测量和计算
6.3.1 通过UPS测量CsSnBr_3的E_(vac)~(VBM)
6.3.2 通过密度泛函理论计算CsSnBr_3的E_(vac)~(VBM)
6.4 TQB提高CsSnBr_3光探测器载流子收集效率
6.4.1 CsSnBr_3和MAPbBr_3晶体和薄膜制备及测试
6.4.2 电子传输层材料TQB的制备
6.4.3 CsSnBr_3 光探测器结构优化及制备
6.4.4 CsSnBr_3 光探测器载流子收集效率的提高
6.5 本章小结
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3177183
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 钙钛矿太阳能电池的结构
1.3 卤素钙钛矿薄膜和电池制备方法
1.4 钙钛矿材料结构特征及研究现状
1.4.1 FASnI_3
1.4.2 MASnI_3
1.4.3 MASnBr_3
1.4.4 CsSnI_3
1.4.5 CsSnBr_3
1.5 三维锡钙钛矿材料中缺陷类型和电池制备过程工艺补偿
1.6 钙钛矿单晶探测器
1.7 本章小结及研究方向
第2章 实验条件
2.1 主要实验试剂和实验仪器
2.2 材料表征方法
2.2.1 粉末X射线衍射分析
2.2.2 单晶X射线衍射分析
2.2.3 紫外可见近红外光谱
2.2.4 X射线光电子能谱和紫外光电子能谱
2.2.5 荧光光谱
2.2.6 热重分析和差热分析
2.2.7 椭圆偏振光学参数测量
2.2.8 综合物性测量
2.2.9 量子效率测量系统
2.3 理论计算方法
第3章 Cs SnBr_3原料制备与晶体生长
3.1 引言
3.2 实验路线
3.3 SnBr_2 的制备与提纯
3.4 CsSnBr_3 前驱体粉末的制备
3.5 CsSnBr_3 晶体生长工艺优化
3.6 表面活性剂对晶体形貌的影响
3.7 本章小结
第4章 Cs SnBr_3介电常数、激子结合能和稳定性的研究
4.1 引言
4.2 研究路线
4.3 不同频率的介电常数测量
4.3.1 光学常数n,k与光学介电常数ε_(Eg)′的测量
4.3.2 频率为kHz-MHz的介电常数ε′测量
4.3.3 小结
4.4 激子结合能理论计算及测量
4.4.1 激子结合能理论计算值
4.4.2 激子结合能实验测量值
4.4.3 小结
4.5 稳定性
4.6 本章小结
第5章 Cs SnBr_3晶体的光谱,载流子寿命的计算及测量
5.1 引言
5.2 研究路线
5.3 CsSnBr_3 晶体光谱学研究
5.3.1 晶体的的吸收光谱及稳态荧光光谱
5.3.2 CsSnBr_3 晶体表面光电子能谱分析
5.4 计算CsSnBr_3晶体载流子扩散长度
5.4.1 CsSnBr_3 晶体的瞬态荧光光谱
5.4.2 CsSnBr_3 晶体电导率和霍尔效应的测量
5.4.3 计算及小结
5.5 计算CsSnBr_3晶体的载流子寿命
5.5.1 CsSnBr_3 单晶光探测器及性能研究
5.5.2 实验直接测量CsSnBr_3载流子扩散长度
5.5.3 计算及小结
5.6 本章小结
第6章 CsSnBr_3光探测器中载流子的有效扩散和收集
6.1 引言
6.2 研究路线
6.3 CsSnBr_3 晶体的E_(vac)~(VBM)和E_(vac)~(CBM)测量和计算
6.3.1 通过UPS测量CsSnBr_3的E_(vac)~(VBM)
6.3.2 通过密度泛函理论计算CsSnBr_3的E_(vac)~(VBM)
6.4 TQB提高CsSnBr_3光探测器载流子收集效率
6.4.1 CsSnBr_3和MAPbBr_3晶体和薄膜制备及测试
6.4.2 电子传输层材料TQB的制备
6.4.3 CsSnBr_3 光探测器结构优化及制备
6.4.4 CsSnBr_3 光探测器载流子收集效率的提高
6.5 本章小结
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3177183
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