新型硫氰根摻雜的鈣鈦礦光電材料的合成及應用.pdf

1、近年來，基于有機-無機雜化鈣鈦礦材料的太陽能電池，由于其高效性等優(yōu)點引起了各界的廣泛關注，其光電轉換效率已由2009年報道的3.8％發(fā)展到現(xiàn)在的21.1%。作為光吸收劑的有機-無機雜化鈣鈦礦材料由于結合了有機組分的功能性、易加工性和無機組分的高載流子傳輸性、機械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等多重優(yōu)點，同時又兼具合適的光學帶隙以及較寬的光譜響應范圍等優(yōu)勢，正有望成為具有廣泛應用前景的新一代光伏材料。
　　目前在鈣鈦礦太陽能電池中使用最多的光吸收

2、材料為 MAPbX3(MA=CH3NH3+, X=I, Cl, Br)系列材料，此類三維結構的鈣鈦礦材料在使用溶液方法組裝電池器件過程中只能溶解在高沸點的溶劑中，不利于獲得表面形貌良好的鈣鈦礦薄膜。這主要由于為了使鈣鈦礦薄膜結晶必須經過溫度處理移除溶劑，而當熱退火處理不恰當時，極有可能導致溶劑過快蒸發(fā)或者鈣鈦礦分解從而使薄膜出現(xiàn)針孔，內部孔洞，或者裂紋等。較差的材料形貌會增加電子空穴復合的可能性，極大影響太陽能電池器件效率的進一步提高。

3、因此，開發(fā)可溶解在低沸點溶劑中的新型鈣鈦礦材料對于克服溫度退火所帶來的弊端具有重要意義。
　　為了從根本的結構設計上改變材料自身的溶解性，本文通過引入體積較大的陰離子硫氰酸根（SCN-）占據(jù)有機-無機雜化鈣鈦礦材料AMY3的Y位置，具有π電子共軛的線性結構的SCN-離子對于增強光電子的轉移以及非線性光學性質具有重要作用，有效利用了其作為擬鹵素與鹵素性質相似卻在結構上不同于鹵素的特點，最終成功合成出具有優(yōu)良光電性質的硫氰根摻雜的系列

4、新型鈣鈦礦材料(MA)2Pb(SCN)2X2。
　　對于在四氫呋喃（THF）中有良好溶解性的層狀鈣鈦礦材料(MA)2Pb(SCN)2I2，通過X射線單晶衍射解析其分子結構，材料室溫下為Pmn2(1)空間群的正交晶系，分子對稱性較好。通過紫外可見吸收光譜結合光電子產率能譜分析，獲得材料的光學帶隙為2.0 eV左右，其價帶值（VB）為-5.76 eV。并通過對材料的霍爾效應測試發(fā)現(xiàn)材料具有高達1.07×1014 cm-3的空穴濃度及4