气相反应法中不同铅源对钙钛矿晶体的性能影响研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

近年来, 能源短缺问题已经成为阻碍经济发展和世界和平的首要问题, 是世界各国关注的焦点. 传统的化石能源不仅储量有限、不可再生, 其使用过程中还会给环境带来巨大的污染. 太阳能电池作为一种清洁可再生的能源正受到越来越多的关注, 对于解决能源危机具有重要的意义. 市场上应用最为广泛的太阳能电池为光伏硅电池,光伏硅电池中核心材料使用的是晶体硅,该晶体生产工艺复杂,生产成本较高,能耗比较大。

而最新异军突起的钙钛矿太阳能电池则采用廉价的铅、卤素及胺盐,这些原料在地球上含量极其丰富,这大大降低了太阳能电池制作成本。

钙钛矿太阳能电池由纳米晶致密层、钙钛矿型光活性层ch3nh3pbx3 (x= cl、br、i)、空穴传输层及对电极组成。

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2. 研究的基本内容与方案

1.首先选用醋酸铅(pb(ac)2)作为反应的铅源,称量一定量的醋酸铅晶体溶于水醇混合溶剂得到一定浓度的溶液并超声使其更好地溶解。然后使用旋涂仪在玻璃基片上旋涂得到醋酸铅薄膜,接着在热台上退火处理一段时间,蒸发溶剂得到含固态醋酸铅的导电玻璃基片。另一方面,在手套箱内配置得到fai(甲脒碘)溶液,使用超声喷雾将fai喷洒到白玻璃基板上并在热台进行热处理蒸发掉有机溶剂。接着在cvd(化学气相沉积)炉内让铅源与fai进行充分反应合成钙钛矿材料。通过xrd(x射线衍射)、sem(扫描电子显微镜)、uv-vis(紫外-可见光谱仪)等手段表征所制备钙钛矿薄膜的晶体质量。

2.换用硝酸铅为铅源,重复上述操作,制备出钙钛矿晶体薄膜,并进行相关表征测试。

3.将醋酸铅薄膜在空气中退火得到氧化铅薄膜。调研得到,铅的氧化物有三种存在形式:pbo、pb2o3、pb3o4。呈现各不相同的颜色,通过控制空气中退火的温度以及时间参数来获得想要的均匀致密的氧化铅薄膜。接着进行气相法反应,得到钙钛矿材料。

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3. 研究计划与安排

9月:调研学习,查阅文献,进入实验室熟悉流程及操作,掌握相关仪器的使用。

10月:以醋酸铅为铅源探究,进行相关实验。

11月:分别以硝酸铅、氧化铅为铅源探究,进行相关实验。

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4. 参考文献(12篇以上)

1、l. zhao; d. luo;j. wu; q. hu; w. zhang; k. chen; t. liu; y. liu; y. zhang; f. liu; t. p.russell; h. j. snaith; r. zhu; q. gong. high-performance inverted planarheterojunction perovskite solar cells based on lead acetate precursor withefficiency exceeding 18%. advanced functional materials 2016.

2、l. jin‐wook; k.deok‐hwan; k. hui‐seon; s. seung‐woo; c. s. min; p. nam‐gyu. formamidinium andcesium hybridization for photo‐ and moisture‐stable perovskite solar cell.advanced energy materials 2015, 5, 1501310.

3、x. chen; h. cao;h. yu; h. zhu; h. zhou; l. yang; s. yin. large-area, high-qualityorganic-inorganic hybrid perovskite thin films via a controlled vapor-solidreaction. journal of materials chemistry a 2016, 4, 9124-9132.

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