CsPbI3-xBrx量子点的制备及其光学特性研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

当今世界,能源问题已经成为了当今人类社会的头号问题,当今社会的主要能源还是依靠化石燃料。化石燃料的燃烧不仅会产生温室气体加剧气候变化,而且化石燃料具有不可再生性,人类迟早要面对化石燃料短缺供应不足的问题。为此,新能源的开发与利用的问题成为了当今世界各国的重大挑战和机遇。近年来,太阳能作为一种新兴的可再生能源进入人们的视线。太阳能具有储量丰富、清洁无污染等优点。如何更好的利用这种取之不尽用之不竭的能量随即成为科研工作者们的研究方向。

太阳能电池种类繁多,其中钙钛矿太阳能电池的发展迅猛,自2009年首次问世到现在,光电转化效率就已经从最开始的3.8%上涨至23%,接近单晶硅太阳能电池25%的光电转化效率。在科研工作者的不断努力下,钙钛矿太阳能电池已经取得可以和其他类型的太阳能电池相媲美的性能。传统的单晶硅太阳能电池造价高、工艺复杂,虽然转化效率高但难以实现价格亲民,而传统cd系、in系量子点材料具有重离子污染的问题,难以实现长久的发展。三卤化铅铯全无机钙钛矿具有制备工艺简单、成本低廉、光电转化效率高等优点,成为量子点太阳能电池中的翘楚。

cspbi3是一种与混合有机卤化阳离子钙钛矿类似的全无机钙钛矿。目前,铯铅卤钙钛矿量子点太阳能电池中转化效率最高的是cspbi3(13.43%)。拥有理想的能带间隙的cspbi3立方相只会在高温下存在稳定存在,cspbi3量子点在室温下容易从α相转变为δ相,导致电池的光电转换效率降低。因此,合成能够在低温下相态稳定的α-cspbi3量子点成为技术瓶颈。研究表明,经过掺杂br离子的α-cspbi3的纳米晶体的可以在室温下稳定存在。为了提高α-cspbi3的稳定性,我们尝试通过掺杂br离子来使α-cspbi3在室温下稳定。实现cspbi3-xbrx在量子点太阳能电池上的应用,优化cspbi3-xbrx量子点太阳能电池的制备工艺。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

cspbi3-xbrx量子点材料的制备及表征:采用热注入法制备cspbi3-xbrx量子点材料,研究i、br比例对产物性能的影响。在此基础上,通过xrd、tem等测试方法对产物的物相、显微结构等进行表征。通过eds、xps等测试方法对其元素组成及化学态进行研究。

组装太阳能电池器件:在制备cspbi3-xbrx量子点材料的基础上,组装太阳能电池器件,采用uv-vis测试其光学性能,并通过i-v、ipce等测试方法对其光电转换性能进行测试,分析其卤素比例对其性能的影响。

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3. 研究计划与安排

第1—3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4—8周:按照设计方案,完成cspbi3-xbrx量子点的制备和表征。

第9—12周:优化制备工艺,获得结构优良材料的制备和结构参数,并组装太阳能电池。

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4. 参考文献(12篇以上)

  1. loredana p, sergii y, maryna i. b, et al.nanocrystals of cesium lead halide perovskites (cspbx3, x = cl, br,and i): novel optoelectronicmaterials showing bright emission with wide color gamut[j]. nano letters, 2015,15(6): 3692-3696.

  2. ioannisl, stavros s, georgian n, et al. synthesis of cesium lead halide perovskitenanocrystals in a droplet-based microfluidic platform: fast parametric spacemapping[j]. nano letters, 2016, 16(3): 1869-1877.

  3. quintena. a, valerio d, sara a, et al. tuning the optical properties of cesium lead halideperovskite nanocrystals by anion exchange reactions[j]. journal of the american chemical society, 2015, 137(32): 10276-10281.

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