二维，三维钙钛矿太阳能电池优化及组合

作     者：左晓昆 

作者单位：常州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁建宁;冯志强

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：2D钙钛矿 2/3D钙钛矿 阳离子工程 稳定性 

摘      要：过去的十几年里,金属卤化物钙钛矿材料快速发展起来,随着对钙钛矿的研究不断深入,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经超过了25%。由于其优异的光电性能,简单的制备方式等引起了人们的广泛关注。但是,这种电池的大规模应用还需要解决一些问题:(1)稳定性相对较差,除了钙钛矿本身结构的不稳定,易降解外,钙钛矿器件其他结构层的不稳定性,以及他们之间的离子扩散,化学反应等也会导致器件效率的衰减。(2)钙钛矿材料中的铅元素对人和环境不友好,所以铅问题也是一大挑战。(3)工业化需要大面积,目前钙钛矿大面积制备技术较落后,器件效率较低。本文对二维钙钛矿以及三维钙钛矿的结构以及性能进行了主要研究,提高了钙钛矿电池的光电表现,主要内容如下:1.基于3-PyA大阳离子的RP钙钛矿,通过层内阳离子组合以及层外阳离子组合的组分调控。利用XRD,SEM等结构表征手段解析了薄膜结晶性能和表面形貌的演变。揭示了层内阳离子对带隙的影响极大而层外阳离子则更影响相的分布,对带隙几乎没有影响这一规律。通过两步阳离子调控,获得了12.4%的光电转换效率,相比于单阳离子,效率提高了50%。2.基于FACs的三维钙钛矿,通过在三维钙钛矿中加入BDAI大分子,研究其薄膜的晶体演变和光电性能。通过细化的Uv-可见光分析和XRD可以清晰的发现加入BDAI后形成低维钙钛矿,并推测BDAI和过量的碘化铅作用钝化晶界,减小了晶格应力,减慢薄膜降解,促使器件表现出长期的稳定性。最后获得的效率超过了22%,在湿度为30%～50%的条件下保持90%的初始效率超过1400小时,为混合维钙钛矿的进一步研究提供了更多的数据支持。