钙钛矿材料分子结构示意图[2]
此外,我们还可以用其他的卤素来代替I形成其它的钙钛矿材料,与CH3NH3PbI3进行对比,我们发现将I替换为Br将会会提高钙钛矿的导带位置,降低价带位置,使它的直接禁带宽度提升为了2。2eV。对钙钛矿与电子选择性接触的电极间电荷的注入来说,高导带能级是一个有利的条件,它对于器件的开路电压有着明显的提升。但由Br引起的禁带宽度变化会导致钙钛矿材料对光谱的吸收范围减小,CH3NH3PbBr3的吸收截止光波长小于550nm,这将制约器件的光电流。并且与CH3NH3PbI3相比,它产生的光生载流子具有较大的束缚能(为0。15eV),所以由CH3NH3PbBr3参与的PSC效率一直低于CH3NH3PbI3。而用Cl将I进行代替,可以同时提升钙钛矿导带与价带的位置,这就让禁带宽度的变化不再明显。并且Cl的引入会对光生载流子的传输和扩散起到促进作用。
3。 钙钛矿材料的制备
3。1 溶解法
如今,得到钙钛矿材料的方法有很多种,而其中最为常用的就是溶解法。先将CH3NH3X和PbX2以特定的比例进行溶解形成前驱溶液,然后直接将其均匀涂抹在TiO2上,并在100℃、充满N2的箱中进行干燥。
在干燥时,CH3NH3X会与PbX2产生化学反应,生成CH3NH3PbX3,并且颜色会逐渐加深。目前,由这种方法制备出来的太阳能电池的效率最高可达到近20%。这种方法简单易实现,可是用其制成的薄膜形貌变化大,对性能不能进行良好的控制,没有很好地确定性。来,自,优.尔:论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-
3。2 两步溶液法
2013年,Burechka[3]用了此方法将高质量的钙钛矿吸收层制备出来,光电转换率高达15%。他是先将含有大量PbI2的DMF溶液在70摄氏度的条件下涂在介观或平面TiO2上,随后进行干燥,将生成的TiO2/ PbI2复合层用含有CH3NH3I的异丙醇溶液进行浸泡,在异丙醇溶液中PbI2和CH3NH3I将会进行反应,晶化生成CH3NH3PbI3。再经过热处理的过程后,就能够获得钙钛矿材料。
这种方法与一步法相比,可以对薄膜的形貌进行良好的控制。但在溶液进行涂抹的时候容易产生针孔,不能将表面进行完全的掩盖。这就会使得电子传输层与空穴传输层产生接触进而发生分流现象,由此电池的填充因子和开路电压也将会降低,最终的表现就是电池的效率不高。