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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

世界上应用最广泛的太阳能电池为第一代的硅基太阳能电池，虽然其转化效率高(20%)，但原料成本昂贵，加工工艺苛刻。第二代Ⅱ-v族族半导体单结和多结太阳能电池大幅提高了光电转化效率，但原料如cd，as的剧毒性，生产工艺的复杂性限制了其发展。第三代薄膜太阳能电池在电池材料的选择上大有改进，有机高分子太阳能电池，染料敏化太阳能电池(dye-sensitizedsolar cells, dsscs)，量子点太阳能电池等无论从种类还是性能方面都有了大幅度的提升。其中，dsscs以其价格低廉、制作工艺简单、性能稳定和衰减少等优势成为太阳能电池研究的一大热门而备受关注。其核心材料—敏化剂对电池性能具有重要的影响，因此敏化剂的选择是突破电池性能的关键。

从2009年到2013年，以卤化物钙钛矿结构的ch₃nh₃pbx₃(x=cl, br,i)为敏化剂的dsscs太阳能电池，简称钙钛矿型太阳能电池的功率转化效率从3.8%到超过19.3%，在世界范围内，对钙钛矿太阳能电池的研究达到空前热度，入选《science》杂志公布的2013年度十大科技突破。

这类材料兼有无机组元高的载流子迁移率和有机组元良好的易柔性加工性能，能高效地吸收从可见光到波长800nm的广谱光，还具有能在tio₂，al₂o₃等多孔材料上通过溶液化学反应直接合成的特点，适合涂覆工艺等优势。从商业价值的角度，其光伏过程的能量损耗(0.4ev)与晶体硅太阳能电池相当，远低于传统的dsscs和有机太阳能电池(约为0.7ev–0.8ev)。另外，钙钛矿结构材料在吸收蓝色和绿色光子方面比硅更好。很多光伏领域的顶级科学家乐观地预言ch₃nh₃pbx₃(x=cl,br, i)等钙钛矿结构材料将成为新一代高效全固态太阳能电池的首选。然而，从实用的角度，这类太阳能电池的性能还亟待优化。由于ch₃nh₃pbx₃(x=cl,br, i)存在多变的结构及生长技术的困难，目前，检索得到的ch₃nh₃pbx₃(x=cl,br, i)单晶的最大尺寸为1-2mm，难以满足对尺寸，晶向等有要求的研究，如结晶习性、晶面指数、各向异性性能测量等。这些使得过去对这类材料的研究停滞不前，如果能在试验研究中有所获得，将解答与填补在晶体的结构化学、结晶化学、以及光学、电学和光电转换性能等方面的研究中存在诸多疑问和空白。

2. 研究的基本内容

1.合成单晶的生长原料

2.改进ch₃nh₃pbbr₃的生产工艺

3.对所得晶体进行检测并分析、研究其结构与性能

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1、查阅资料，设计晶体生长工艺

2、合成ch₃nh₃pbbr₃单晶的生长原料；摸索出ch₃nh₃pbbr₃单晶生长母液的配置工艺；

3、 生长高质量的ch₃nh₃pbbr₃籽晶和一定尺寸的单晶，获得尺寸大于5mm的，高质量的单晶；

4. 参考文献

参考文献：

[1] o’reganb., grtzel m. a low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitizedcolloidal tio2 films. nature, 1991, 353: 737 -740

[2] akihiro kojima,kenjiro teshima,yasuo shirai, tsutomu miyasaka. organometal halide perovskitesas visible-light sensitizers for photovoltaic cells. j am chem soc., 2009,131(17):6050-6051