钙钛矿太阳能电池结构及原理
钙钛矿太阳能电池结构及原理 钙钛矿太阳能电池是目前比较热门的研究对象,国内外很多课题组从事于这方面的研究。该类型电池的光吸收层材料为钙钛矿结构,因此被命名为钙钛矿太阳能电池。材料的禁带宽度可以通过改变组成物质的种类及比例来调控,能覆盖的光谱吸收范围宽至红外波段,同时具备载流子扩散距离长和迁移率高的优点。器件的光电转换效率从2009年报道的3.8%到如今的最高25.2%。在生产工艺上,能通过溶液旋涂法进行低温制备,整体制造成本较低,并且可以制备柔性器件。兼具上述优势,钙钛矿电池凭借其无比卓越的光电性质和前景巨大的发展空间得到了全世界的研究人员的认可,可以说是站在了太阳能电池舞台的中央。 作为光电材料广泛使用的卤素钙钛矿型晶体结构如上图所示。其中,A离子处于立方晶体结构的八个顶角位置,一般是正一价的阳离子,例如有机甲胺离子CH3NH3+、有机甲脒离子NH2CH=NH2+和无机铯离子(Cs+)等。B离子处于立方体的体心位置,通常是正二价的金属离子,例如亚铅离子(Pb2+)、亚锡离子(Sn2+)和亚锗离子(Ge2+)等。X 离子处于立方体的八个面心位置,大部分是负一价的卤素离子,例如氟离子(F-)、氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)和碘离子(I-)等。A位离子的半径大小需要满足一定基本条件,必须能够填充构成钙钛矿晶体。一个B位离子和六个X位离子形成BX6型的八面体结构,A位离子半径必须足够延伸到该框架内。因此,A位离子的半径总是比B位离子半径大。钙钛矿型立方体结构稳定与否是由各离子之间的距离决定。 1. [...]


