碘化鉛與含氮極性小分子之間相互作用機(jī)理的實(shí)驗和第一性原理計算研究.pdf

1、有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）是最近幾年光伏領(lǐng)域的最大突破之一。大多數(shù)PSCs是基于鈣鈦礦型的甲銨鉛碘（MAPbI3）。MAPbI3一般是由碘化鉛和碘甲銨反應(yīng)得到的。在合成 MAPbI3的過程中經(jīng)常會遇到的一個問題是合成的MAPbI3會受到碘甲銨量的影響。過量碘甲銨會導(dǎo)致MAPbI3發(fā)生退化，進(jìn)而導(dǎo)致薄膜光吸收和器件性能的降低。包括碘甲銨和碘甲脒在內(nèi)的其他含氮極性小分子也會導(dǎo)致類似的現(xiàn)象。然而目前為止含氮極性小分子與碘化鉛的相

2、互作用機(jī)制還不是非常明確。本論文中，我們結(jié)合實(shí)驗和第一性原理計算研究了碘化鉛與含氮極性小分子的相互作用機(jī)制。
　　首先，我們研究了碘化鉛薄膜和碘甲銨的反應(yīng)，同時使用原位電阻法檢測反應(yīng)進(jìn)程?；谟^測到的電阻演變曲線，我們研究了反應(yīng)過程中薄膜的形貌和結(jié)構(gòu)的演變。在碘化鉛和碘甲銨的反應(yīng)過程中，我們觀察到了11.5o和13.5o的兩個新的XRD峰。為了解釋碘化鉛和碘甲銨的作用機(jī)制，我們建立了一個分步反應(yīng)模型。這個模型能夠很好的解釋氣固反應(yīng)

3、形成鈣鈦礦薄膜的機(jī)制。
　　我們接著用第一性原理計算研究了碘化鉛和氨氣之間的反應(yīng)。熱重分析研究表明碘化鉛和MAPbI3中均存在兩類氨氣吸附位點(diǎn)。我們發(fā)現(xiàn)氨氣在碘化鉛中的插層反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，其結(jié)合能大約為-0.55 eV。氨氣中氫與碘化鉛中碘之間的氫鍵以及氨氣中氮與碘化鉛中鉛的配位有利于插層反應(yīng)的進(jìn)行。最后，我們發(fā)現(xiàn)氨氣在碘化鉛中的插層使得碘化鉛的禁帶寬度變大，這與氨氣使碘化鉛褪色的實(shí)驗現(xiàn)象相吻合，計算結(jié)果表明氨氣并沒有直接參與