摘 要

最近几年，利用杂化的有机金属卤化物钙钛矿材料，例如甲胺碘铅(CH₃NH₃PbI₃)，用来研制太阳能电池成为科学界一个非常热门的课题。本文主要研究钙钛矿太阳能电池基于前驱体的替换，提高钙钛矿电池的光电转化效率。研究表明，可以用甲脒(FA)代替(MA)合成FAPbI₃钙钛矿，相比于MAPbI₃，FAPbI₃有更加理想的禁带宽度值，有更高的光电转化效率。甲脒铅卤钙钛矿FAPbI₃表现出巨大的应用潜力, 然而对于FAPbI_3-xCl_x(x＝0～3)的理论研究相对较少。

本文通过对FAPbI₃薄膜浸泡后的光电转化效率，更好地认识浸泡时间对此类钙钛矿的影响，掌握此类钙钛矿的光电转化能力。通过对XRD、紫外光谱、UV-Vis漫反射光谱等表征方法研究了浸泡时间对FAPbI₃薄膜的影响。可以发现，随着时间增长，晶粒的成长越来越好，致密度增大。XRD的图更加清晰，说明随着时间增加PbI反应完全，10min时反应最好，吸收效果最佳，电流密度也是最大的。

关键词： FAPbI₃ 有机金属化合物 钙钛矿 太阳能电池 光电转化效率

Preparation and Study of FAPbI3 Perovskite Solar Cells

Abstact

In recent years, the use of hybrid organic metal halide perovskite materials, such as methylamine iodine lead (CH₃NH₃PbI₃), used to develop solar cells become a very popular subject of the scientific community. This paper mainly studies the replacement of perovskite solar cells based on precursors to improve the photoelectric conversion efficiency of perovskite batteries. The results show that FAPbI₃ perovskite can be synthesized by substitution of formamidine (FA) with (MA), and has higher photoelectric conversion efficiency than that of MAPbI₃ and FAPbI₃. FAPbI₃ has a great potential, but the theoretical study of FAPbI_3-xCl_x (x = 0 ~ 3) is relatively few.

In this paper, the effect of immersion time on the perovskite is better understood by the photoelectric conversion efficiency of FAPbI₃ film immersion, and the photoelectric conversion ability of this kind of perovskite is grasped. The effects of immersion time on FAPbI₃ thin films were investigated by XRD, UV spectra and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy. It can be found that as time goes on, the growth of grain grows better and the density increases. XRD diagram is more clear, indicating that with the time to increase the PbI reaction is complete, 10min when the reaction is best, the best absorption, current density is the largest.

Keywords: FAPbI₃ ;organometallic ;compound perovskite ;solar cell ;photoelectric conversion efficiency

目录

FAPbI₃钙钛矿太阳能电池的制备与研究 I

摘 要 I

Preparation and Study of FAPbI3 Perovskite Solar Cells II

Abstact II

文献综述 1

·引言 1

第一章 绪论 3

1.1 钙钛矿的定义与结构 3

1.2 钙钛矿太阳能电池原理 3

1.3电池结构 6

1.4成膜方法 7

1.5元素调控 9

第二章 实验 11

2.1 实验部分 11

2.1.1实验药品和试剂 12

2.1.2 实验部分 12

2.1.3 材料与表征 13

第三章 结果与讨论 15

3.1不同浸泡时长对FAPbI₃薄膜成长的影响 15

第四章 总结 21

参考文献 22

致 谢 25

文献综述

·引言

随着人类社会的不断发展，新能源被不断发掘与利用，而旧能源被逐步取代是必然的历史趋势。19世纪末，世界进入了“煤炭时代”。煤炭的使用极大地推动了工业的迅速发展和工业革命，加快了了社会近代化的步伐。20世纪中期，世界进入了“石油时代”，石油的使用极大的推动了现代工业与交通事业的发展。煤炭、石油这类化学能源对于社会的进步功不可没，而飞速发展的科技和社会生产力又使得石油产品的成本更低，消费量迅猛增长。然而，随着科技的进步，煤炭、石油这类化学能源日益枯竭，能源储量不足和环境污染问题也成为了世界各国关注的焦点。人们迫切的希望找到可供替代的新型清洁可再生能源，可再生能源包括风能、水利势能、地热能、生物能、太阳能等。人类所获得绝大多数能量都直接或者间接的来自太阳能，同时它也是最清洁的能源，且获得便利，这对于社会的可持续发展至关重要。因此，太阳能作为未来人类的重要的能源供给被寄予很大希望，而开发低成本、高效率的新型太阳能电池也成为近年来研究热点。^[1-3]有研究表明，只要将地球表面的0.1%用转化率为10%的太阳能电池覆盖，就可以满足目前人类对能源的所有需求。^[4]

太阳能电池作为将光能转化为电能的装置，具有转化效率高，无污染，周期短，不受地形限制，运输方便且可将电能储存等优点，因而受到研究者的广泛关注。1839年法国物理学家Becqurel首次在实验过程中发现光伏效应^[5]，既为在光照条件下不均匀半导体材料的不同部位之间存在电势差。随着时代的发展，科技的进步，钙钛矿太阳能电池极高的光电转化效率逐渐走入科研人员的视野中。

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