有機-無機雜化鈣鈦礦材料的SKPM研究.pdf

1、基于有機-無機雜化鈣鈦礦材料 CH3NH3PbX3(X代表鹵族元素)的太陽能電池在2009年異軍突起，轉(zhuǎn)換效率迅速從最初的3.8％上升到目前已經(jīng)超過20%。同時，鈣鈦礦的合成只需采用簡單的溶液法，需要的處理溫度不超過150℃，是一種經(jīng)濟(jì)、高效的光伏材料。在鈣鈦礦太陽能電池快速發(fā)展的同時，背后的物理機制卻還不甚明了，需要更多技術(shù)手段來闡明材料本身的光電性質(zhì)。
　　本文采用簡單的溶液法合成了一系列常用的鈣鈦礦材料，包括 CH3NH3P

2、bI3和 CH3NH3PbI3-xClx、CH3NH3Pb(I1-xBrx)3和 CH3NH3Pb(Br1-xClx)3等。利用SKPM分別研究了這些鈣鈦礦的形貌和表面電勢，具體工作內(nèi)容如下：
　?。?）溶液法合成棒狀結(jié)構(gòu)和顆粒結(jié)構(gòu)的CH3NH3PbI3鈣鈦礦。SKPM結(jié)果表明對于棒狀結(jié)構(gòu)的 CH3NH3PbI3鈣鈦礦樣品，它們的表面電勢不受樣品合成條件和樣品尺寸的影響。證明了鈣鈦礦樣品的電學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對雜質(zhì)、缺陷等不敏感。另外，

3、 SKPM結(jié)果表明在樣品與FTO襯底的界面處，鈣鈦礦的能帶向下彎曲大約45meV。
　?。?）詳細(xì)研究了顆粒結(jié)構(gòu)的CH3NH3PbI3鈣鈦礦。首先，通過SKPM的形貌圖、相位圖、電勢圖，綜合分析出在鈣鈦礦顆粒的形成過程中，PbI2可能不會完全反應(yīng)。樣品的吸收譜結(jié)果也佐證了這一點。然后，研究了鈣鈦礦在不同類型導(dǎo)電襯底上的表面電勢，說明鈣鈦礦的導(dǎo)電類型依賴于襯底的導(dǎo)電類型。另外，研究CH3NH3PbI3顆粒的光致電荷分離效應(yīng)和在外電場

4、作用下的形貌改變。
　?。?）用SKPM研究不同濃度前驅(qū)體溶液制備的CH3NH3PbI3-xClx鈣鈦礦的表面電勢，認(rèn)為CH3NH3PbI3-xClx的電勢變化很有可能跟摻雜的氯元素含量相關(guān)。
　?。?）用UV-vis、PL、SKPM等手段研究了混合型鈣鈦礦CH3NH3Pb(I1-xBrx)3和CH3NH3Pb(Br1-xClx)3的光電性質(zhì)。通過表面電勢的變化，能夠知道材料功函數(shù)的改變。對于部分樣品中出現(xiàn)的局域功函數(shù)差別也