高质量CsPbI 3-x Br x 薄膜的制备及其光电性能研究
发布时间：2021-04-07 20:10
具有优异光电性能的有机-无机复合钙钛矿在光电探测器、太阳能电池、激光等领域得到了广泛应用。同时,全无机钙钛矿因具有相近的光电性能以及更高的稳定性而引起了人们的关注。在光电功能器件中,钙钛矿薄膜的质量是决定器件性能的关键,因此制备晶粒尺寸大、结晶性高、缺陷密度低的高质量薄膜具有重要意义。本文以全无机混卤钙钛矿CsPbI3-xBrx为研究对象,通过提出新的压力辅助离子扩散方法,制备了高质量的CsPbI3-xBrx准单晶薄膜,并研制了具有优良光电性能的光电探测器。论文的主要研究结果如下:（1）两步法制备CsPbI3-xBrx薄膜及其相变性质研究我们首先用两步旋涂退火（CA）方法制备了 CsPbI3-xBrx薄膜,并对其结构、形貌以及光学性能进行了测试分析,发现用CA方法制备的薄膜晶粒粒度小、表面粗糙、结晶性低,用这种薄膜制备的光电探测器性能很差;为了考察薄膜中钙钛矿相的稳定性,我们首次研究了 CsPbI3-xBrx薄膜在高等静压作用下加热时的相变过程。结果表明:CsPbI3-xBrx薄膜在常压下加热时钙钛矿相保持稳定,但在高压下加热至120℃时开始向非钙钛矿相转变。如果表面覆盖硅片,则在高压...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２ＣｓＰｂ（ｌｘＢｉ％ｘ）３薄膜的（ａ）吸收图谱和（ｂ）发射图谱，ｘ代表碘化物浓度变化＾??，－，
图１．３（ａ）在ＦＴ０／ｃ－Ｔｉ０２／ｍｐ／?
?山东大学硕士学位论文???度为８０％的室温环境下，１００天后器件的初始ＰＣＥ保持超过９５％，湿度为０％的８０°Ｃ环??境条件下，６０天后器件的初始ＰＣＥ仍保持有９０％?（图１．３ｃ）。??己经证明，在退火过程中使用路易斯碱（如ＤＭＳＯ）可以通过钙钛矿与Ｐｂｌ２的配位??作用，形成中间相Ｐｂｌ２?（ＤＭＳＯ），从而在退火过程中显著增加钙钛矿的晶粒尺寸［６４］。??遵循这个想法，Ｌｉｕ和他的同事［６５］制备了?Ｐｂｌ２?（ＤＭＳＯ）和ＰｂＢｒ２?（ＤＭＳＯ）加合物作为??前驱体，发现这些ＤＭＳＯ加合物可以有效地延迟后续退火过程中Ｐｂｌ２、Ｃｓｌ之??间的快速反应，从而有利于获得具有大晶体尺寸、光滑表面、较少缺陷和较长载流子寿??命的钙钛矿薄膜。两种加合物均能够显著改善ＣｓＰｂｈＢｒ薄膜在空气环境中的稳定性，其??中太阳能电池的ＰＣＥ可以达到１４．７８％。??另外，Ｚｈａｏ等人［６６］发现就梯度Ｂｒ掺杂和ＣｓＰｂＩ３后处理的表面配体钝化而言，苯基??三甲基溴化铵（ＰＴＡＢｒ）可以作为双功能添加剂（图１．４）。在使用ＰＴＡＢｒ处理后的薄??膜表面无针孔且平均晶粒尺寸几乎没有增加，更重要的是表面上的梯度Ｂｒ掺杂和ＰＴＡ??有机阳离子显著增强了?ＣｓＰｂＩ３的热稳定性和耐湿性。经ＰＴＡＢｒ处理的高度稳定的ＣｓＰｂＩ３??太阳能电池表现出可重现的ＰＣＥ，其最高值高达１７．０６％，平均功率转换效率为１６．３％。??＼?２０?卜＾＝二，??９?１６．ＣｓＰｂｌ３：?１３．５９％＾＾ｖ?＾??Ｅ?ＰＴＡＢｒ－ＣｓＰｂｌ?＊?１７．０６°／＼?＼??ｆ１：醒＇??Ｏ?０．０?０．３?０．６?０．９?１．２??Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cesium lead halide perovskite nanocrystals for ultraviolet and blue light blocking[J]. Guihua Huang,Yipeng Huang,Wei Xu,Qiuhong Yao,Xiaofang Liu,Caifeng Ding,Xi Chen. Chinese Chemical Letters. 2019(05)
[2]溶液法制备杂化钙钛矿薄膜过程中核化与晶粒生长动力学控制（英文）[J]. Alexander R.Pascoe,顾钦颖,Mathias U.Rothmann,李蔚,张豫鹏,Andrew D.Scully,林雄峰,Leone Spiccia,Udo Bach,程一兵. Science China Materials. 2017(07)
本文编号：3124114
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２ＣｓＰｂ（ｌｘＢｉ％ｘ）３薄膜的（ａ）吸收图谱和（ｂ）发射图谱，ｘ代表碘化物浓度变化＾??，－，
图１．３（ａ）在ＦＴ０／ｃ－Ｔｉ０２／ｍｐ／?
?山东大学硕士学位论文???度为８０％的室温环境下，１００天后器件的初始ＰＣＥ保持超过９５％，湿度为０％的８０°Ｃ环??境条件下，６０天后器件的初始ＰＣＥ仍保持有９０％?（图１．３ｃ）。??己经证明，在退火过程中使用路易斯碱（如ＤＭＳＯ）可以通过钙钛矿与Ｐｂｌ２的配位??作用，形成中间相Ｐｂｌ２?（ＤＭＳＯ），从而在退火过程中显著增加钙钛矿的晶粒尺寸［６４］。??遵循这个想法，Ｌｉｕ和他的同事［６５］制备了?Ｐｂｌ２?（ＤＭＳＯ）和ＰｂＢｒ２?（ＤＭＳＯ）加合物作为??前驱体，发现这些ＤＭＳＯ加合物可以有效地延迟后续退火过程中Ｐｂｌ２、Ｃｓｌ之??间的快速反应，从而有利于获得具有大晶体尺寸、光滑表面、较少缺陷和较长载流子寿??命的钙钛矿薄膜。两种加合物均能够显著改善ＣｓＰｂｈＢｒ薄膜在空气环境中的稳定性，其??中太阳能电池的ＰＣＥ可以达到１４．７８％。??另外，Ｚｈａｏ等人［６６］发现就梯度Ｂｒ掺杂和ＣｓＰｂＩ３后处理的表面配体钝化而言，苯基??三甲基溴化铵（ＰＴＡＢｒ）可以作为双功能添加剂（图１．４）。在使用ＰＴＡＢｒ处理后的薄??膜表面无针孔且平均晶粒尺寸几乎没有增加，更重要的是表面上的梯度Ｂｒ掺杂和ＰＴＡ??有机阳离子显著增强了?ＣｓＰｂＩ３的热稳定性和耐湿性。经ＰＴＡＢｒ处理的高度稳定的ＣｓＰｂＩ３??太阳能电池表现出可重现的ＰＣＥ，其最高值高达１７．０６％，平均功率转换效率为１６．３％。??＼?２０?卜＾＝二，??９?１６．ＣｓＰｂｌ３：?１３．５９％＾＾ｖ?＾??Ｅ?ＰＴＡＢｒ－ＣｓＰｂｌ?＊?１７．０６°／＼?＼??ｆ１：醒＇??Ｏ?０．０?０．３?０．６?０．９?１．２??Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cesium lead halide perovskite nanocrystals for ultraviolet and blue light blocking[J]. Guihua Huang,Yipeng Huang,Wei Xu,Qiuhong Yao,Xiaofang Liu,Caifeng Ding,Xi Chen. Chinese Chemical Letters. 2019(05)
[2]溶液法制备杂化钙钛矿薄膜过程中核化与晶粒生长动力学控制（英文）[J]. Alexander R.Pascoe,顾钦颖,Mathias U.Rothmann,李蔚,张豫鹏,Andrew D.Scully,林雄峰,Leone Spiccia,Udo Bach,程一兵. Science China Materials. 2017(07)
本文编号：3124114
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