共蒸发法制备CsPbBr3薄膜
摘 要:从1839年俄罗斯矿物学家Perovisk 发现钙钛矿后,光电领域便推开了一道崭新的大门,短短不到两百年时间里,各式各样的光电材料层出不穷,光电转化效率也在不断提高,截至2019年,理想实验室下的效率已达 24.2%。
而在其中,CsPbBr3薄膜凭借着其高电荷载流子迁移率,可调谐带隙,低势阱密度,高光致发光量子产率,高缺陷容忍度等优点脱颖而出。但传统的一步法制备薄膜法在制备CsPbBr3等有机薄膜时有不可避免的缺点,如:薄膜表面不平整,生产过程受温度影响大等。为了克服这些缺陷,科学家们探索发明了共蒸发法,本文主要探讨分析利用共蒸发法制备CsPbBr3薄膜的工艺流程以及优缺点。
关键词: 钙钛矿 CsPbBr3 共蒸发法
钙钛矿分子式为AMX3,是一种复合型氧化物。A为单价的阳离子或有机官能团,位于晶胞的八个顶角上,与12个阴离子X配位形成立方八面体结构,主要起稳定钙钛矿结构的作用;B位一般为过渡元素离子,位于立方八面体面中心,与6个阴离子X配位形成八面体结构,每个[BX6]八面体与相邻的八面体顶角共享,由于其价态的多变性使其通常成为决定钙钛矿结构类型材料很多性质的主要组成部分;X是卤素离子族金属。钙钛矿材料具有较高的光电转化效率。自1839年,俄罗斯矿物学家Perovisk首次发现这种矿石以来,钙钛矿太阳能电池的研究进展便突飞猛进:
钙钛矿结构简图
20世纪80年代,美国IBM公司Mitzi和他的同事用两步单源共蒸法成功研制出能应用在晶体管和LED的高质量钙钛矿型材料;
2009年,日本横滨大学Miyasaka团队发现并发表了CH3NH3PbI3(有机钙钛矿材料)的带隙为1.5ev;
2011年,韩国成均馆大学Park团队研制出光电转化效率为6.5%的液态电解质基钙钛矿太阳能电池;不久,Snaith研究小组和Park团队又分别研制出光电转化效率为10.9%、9.7%的全固态钙钛矿太阳能电池,一举打破了此前由固态染料敏化光伏电池保持的纪录;
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