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

1、鈣鈦礦太陽電池以其制備過程簡單、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。該類太陽電池以有機(jī)-無機(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電池。本文介紹了一種具有層狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)-無機(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。
　?。?）所制備的層狀有機(jī)-無機(jī)類鈣鈦礦雜合物(C6H5C2H4NH3)2SnxPb1-xI4(x=0,0.3,0.5,0.7,1)基鈣鈦礦太陽電池的結(jié)構(gòu)為FTO/BL-TiO2/Mes