有机—无机钙钛矿单晶体生长及其物化性能研究

发布时间：2017-09-16 14:34

  本文关键词：有机—无机钙钛矿单晶体生长及其物化性能研究

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【摘要】：钙钛矿太阳能电池是近5年太阳能转化利用领域的研究热点,受到国内外研究者的广泛关注。ABX3钙钛矿不但具有快速传递空穴和电子的能力,而且具有强而宽的可见光吸收性能。钙钛矿晶体的制备一般包括一步法、两步法、双源共蒸法以快速结晶法等,其中,快速结晶法无需高温加热就可以获得致密平整的钙钛矿薄膜。但是,目前并没有关于快速结晶法的原理及其控制条件的详细的研究。本文以快速结晶法中钙钛矿的相变结晶原理研究为切入点,在详细研究了钙钛矿在混合溶剂中的相态和相转变条件之后,结合钙钛矿单晶体生长方法,开发了一系列钙钛矿单晶体的生长方法,并对其物化性能展开研究。主要包括以下几方面的内容：1.钙钛矿MAPbI3相转变条件研究。钙钛矿MAPbI3在混合溶剂Y-丁内酯-氯代苯、N-N二甲基甲酰胺-氯代苯中能够以溶质、钙钛矿晶体、和中间产物三种状态存在。具体存在状态受到温度、溶剂比例以及溶质含量三个方面的综合影响,并且可以通过加热或改变混合溶剂的比例可以实现相态及其相互之间的转化条件。2.钙钛矿MAPbI3、MAPbBr3、MAPbCl3单晶体的生长,以及钙钛矿MAPbI3晶体参数。钙钛矿MAPbI3共有三种晶型,其中,在常温下以四方晶系存在,在高温(57。C以上)为立方晶系。通过向生长液中加入氯苯,降低了生长温度,成功得到立方晶系MAPbI3。3.混合系钙钛矿单晶体MAPbIxBr3-x和MAPbBrxCl3-x的生长。进而研究了了单晶体中卤族元素比例和物化性能之间的关系,并初步探讨了影响单晶体中卤族元素比例的因素。
【关键词】：太阳能电池 有机-无机钙钛矿 晶体生长 物化特征 结晶体系
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O78
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-35
• 1.1 太阳能电池概述16-18
• 1.1.1 太阳能电池的优势16-17
• 1.1.2 太阳能电池分类及发展17-18
• 1.2 钙钛矿太阳能电池的研究进展18-25
• 1.2.1 钙钛矿材料简介18-20
• 1.2.2 钙钛矿太阳能电池发展20-25
• 1.3 钙钛矿晶体生长调控研究进展25-29
• 1.3.1 一步法制备钙钛矿纳米晶薄层25-27
• 1.3.2 两步法制备钙钛矿纳米晶薄层27-29
• 1.4 钙钛矿单晶体的研究进展29-33
• 1.5 研究目的和意义33-35
• 第二章 MAPbI_3相转变研究35-44
• 2.1 MAPbI_3相转变条件研究背景35
• 2.2 实验部分35-37
• 2.2.1 实验原材料与试剂35
• 2.2.2 原材料的制备35-36
• 2.2.3 MAPbI_3在混合溶剂中溶解度的测定36
• 2.2.4 MAPbI_3在GBL-CN以及DMF-CN混合溶液中的相转变条件36-37
• 2.3 结果和讨论37-43
• 2.3.1 氯苯调节MAPbI_3在混合溶剂中溶解度37-39
• 2.3.2 MAPbI_3在混合溶剂中存在状态39-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第三章 MAPbI_3单晶体的生长及物化性能研究44-56
• 3.1 实验部分44-47
• 3.1.1 实验原材料与试剂44
• 3.1.2 原材料的制备44-45
• 3.1.3 MAPbX_3单晶体的生长45-47
• 3.2 实验结果分析与表征47-55
• 3.2.1 单晶体数据收集及解析47-50
• 3.2.2 单晶体粉末样品的XRD50-51
• 3.2.3 单晶体钙钛矿的TG-DSC分析51-52
• 3.2.4 单晶体钙钛矿的光谱学分析52-54
• 3.2.5 单晶体钙钛矿的XPS分析54-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第四章 MAPbI_xBr_(3-x)和MAPbBr_xCl_(3-x)单晶体研究56-73
• 4.1 杂化钙钛矿研究背景56
• 4.2 实验部分56-72
• 4.2.1 实验结果与讨论57
• 4.2.2 单晶体宏观形态与颜色变化57-59
• 4.2.3 单晶体钙钛矿的XRD讨论及晶体结构分析59-63
• 4.2.4 单晶体钙钛矿的光致发光及禁带宽度计算63-68
• 4.2.5 钙钛矿单晶体卤族元素比例控制68-72
• 4.3 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-81
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况81

【参考文献】

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1 张玮皓;彭晓晨;冯晓东;;钙钛矿太阳能电池的研究进展[J];电子元件与材料;2014年08期

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本文编号：863641