有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料的SKPM研究.pdf

1、基于有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料 CH3NH3PbX3(X代表鹵族元素)的太陽(yáng)能電池在2009年異軍突起，轉(zhuǎn)換效率迅速?gòu)淖畛醯?.8％上升到目前已經(jīng)超過(guò)20%。同時(shí)，鈣鈦礦的合成只需采用簡(jiǎn)單的溶液法，需要的處理溫度不超過(guò)150℃，是一種經(jīng)濟(jì)、高效的光伏材料。在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池快速發(fā)展的同時(shí)，背后的物理機(jī)制卻還不甚明了，需要更多技術(shù)手段來(lái)闡明材料本身的光電性質(zhì)。
　　本文采用簡(jiǎn)單的溶液法合成了一系列常用的鈣鈦礦材料，包括 CH3NH3P

2、bI3和 CH3NH3PbI3-xClx、CH3NH3Pb(I1-xBrx)3和 CH3NH3Pb(Br1-xClx)3等。利用SKPM分別研究了這些鈣鈦礦的形貌和表面電勢(shì)，具體工作內(nèi)容如下：
　?。?）溶液法合成棒狀結(jié)構(gòu)和顆粒結(jié)構(gòu)的CH3NH3PbI3鈣鈦礦。SKPM結(jié)果表明對(duì)于棒狀結(jié)構(gòu)的 CH3NH3PbI3鈣鈦礦樣品，它們的表面電勢(shì)不受樣品合成條件和樣品尺寸的影響。證明了鈣鈦礦樣品的電學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)雜質(zhì)、缺陷等不敏感。另外，

3、 SKPM結(jié)果表明在樣品與FTO襯底的界面處，鈣鈦礦的能帶向下彎曲大約45meV。
　?。?）詳細(xì)研究了顆粒結(jié)構(gòu)的CH3NH3PbI3鈣鈦礦。首先，通過(guò)SKPM的形貌圖、相位圖、電勢(shì)圖，綜合分析出在鈣鈦礦顆粒的形成過(guò)程中，PbI2可能不會(huì)完全反應(yīng)。樣品的吸收譜結(jié)果也佐證了這一點(diǎn)。然后，研究了鈣鈦礦在不同類型導(dǎo)電襯底上的表面電勢(shì)，說(shuō)明鈣鈦礦的導(dǎo)電類型依賴于襯底的導(dǎo)電類型。另外，研究CH3NH3PbI3顆粒的光致電荷分離效應(yīng)和在外電場(chǎng)

4、作用下的形貌改變。
　?。?）用SKPM研究不同濃度前驅(qū)體溶液制備的CH3NH3PbI3-xClx鈣鈦礦的表面電勢(shì)，認(rèn)為CH3NH3PbI3-xClx的電勢(shì)變化很有可能跟摻雜的氯元素含量相關(guān)。
　?。?）用UV-vis、PL、SKPM等手段研究了混合型鈣鈦礦CH3NH3Pb(I1-xBrx)3和CH3NH3Pb(Br1-xClx)3的光電性質(zhì)。通過(guò)表面電勢(shì)的變化，能夠知道材料功函數(shù)的改變。對(duì)于部分樣品中出現(xiàn)的局域功函數(shù)差別也