钙钛矿太阳能电池文献总结报告
黄维团队钙钛矿太阳能电池总结
黄维团队钙钛矿太阳能电池总结1.引言太阳能作为清洁能源的代表之一，一直受到广泛关注。
近年来，钙钛矿太阳能电池以其高效能转换率和低成本而备受研究者青睐。
本文将总结黄维团队在钙钛矿太阳能电池领域的研究成果和进展。
2.钙钛矿太阳能电池简介钙钛矿太阳能电池是一种新型的薄膜太阳能电池，其光电转换效率高达20%以上，且制备过程相对简便，成本较低。
它的主要组成是钙钛矿光敏层、电子传输层和阳极。
2.1钙钛矿光敏层钙钛矿光敏层是钙钛矿太阳能电池的核心部分，它能够将阳光中的光能转化为电能。
通过选择合适的钙钛矿材料和优化制备工艺，可以提高钙钛矿光敏层的光吸收和电子传输效果。
2.2电子传输层电子传输层用于提供电子传输通道，从而有效收集光生电子。
常用的电子传输层材料有二氧化钛、氧化锌等。
2.3阳极阳极通常使用导电玻璃或透明导电聚合物材料。
它既能够帮助电子流动，又能够让阳光透过透明阳极层到达钙钛矿光敏层。
3.黄维团队的研究成果黄维团队在钙钛矿太阳能电池领域取得了许多重要研究成果，为该领域的发展做出了突出贡献。
以下是其中的几个方面：3.1钙钛矿材料研究黄维团队对不同类型的钙钛矿材料进行了广泛的研究，包括有机-无机杂化钙钛矿、全无机钙钛矿等。
他们发现不同材料的特性和性能有所差异，为进一步提升钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性提供了理论依据。
3.2制备工艺优化黄维团队在制备工艺上进行了精细调控，通过优化钙钛矿光敏层的厚度、晶粒大小等参数，提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
同时，他们还改进了电子传输层和阳极的制备方法，进一步提高了电池性能。
3.3长期稳定性研究黄维团队关注钙钛矿太阳能电池的长期稳定性问题，通过测试和分析，他们发现了钙钛矿材料的退化机制，并提出了相应的改进方案，延长了电池的使用寿命。
3.4薄膜太阳能电池集成除了钙钛矿太阳能电池的研究，黄维团队还开展了薄膜太阳能电池的集成研究。
他们将钙钛矿太阳能电池与其他材料的太阳能电池进行了组合，实现了能量的更高转化效率。
(完整版)钙钛矿太阳能电池研究综述
钙钛矿太阳能电池引言21世纪以来，人口急剧增长，能源和环境问题日益明显。
目前，人们主要消耗的是不可再生能源，例如煤、天然气、石油等化石燃料。
而未来人类还需大量的能源，故人类正在积极开发新能源。
而太阳能具有清洁、无污染、分布广并且能量充分，是目前广大科研人员的研究重点。
而光伏为开发太阳能的主要对象，主要其具有安全、清洁、成本低廉等优点。
目前，市场上主要为第一代硅基太阳能电池，大约占了90%，其余的约10%被CdTe和GIGS为代表的第二代薄膜太阳能电池所占据。
然而，硅基太阳能电池在原材料和制造上，其成本都比较高，工艺较复杂。
因此，人们正在努力开发高效率、低成本的新型太阳能电池。
如钙钛矿太阳能电池[1]。
近年来，钙钛矿太阳能电池由于光电效率高，工艺简单等一些优异性能而受到人们的广泛关注。
现如今广大研究人员正在大力研究，开发钙钛矿太阳能电池，其光电转化效率正在不断突破、提高，有可能达到甚至超过单晶硅太阳电池（25.6%）的水平。
其中钙钛矿太阳能电池的光电转化效率被证实已达到了20. 1%[2]，这项重大的成就于2013 年度，成功被Science 评选为十大科学突破之一[3]。
一钙钛矿太阳能电池的发展历程人们从十年以前就开始研究钙钛矿型结构化合物，刚开始由于其具有优异的光子传导性以及半导体特性，而被应用于薄膜晶体管和有机发光二极管中。
[4] 2009 年，Miyasaka 等[5]首先制得钙钛矿结构的太阳能电池，它主要是以CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbI3为光敏化剂。
这成功地跨出了钙钛矿太阳能电池发展的第一步，也为钙钛矿太阳能电池发展奠定了重要的基础。
2011年，Park 等[6]以CH3NH3PbI3为光敏化剂，通过改善工艺及优化原料组分比，成功制备了光电转化效率为6. 54%的钙钛矿太阳能电池，其结构和性能得到了一定的提升。
2012年，Snaith 等[7]利用CH3NH3PbI2Cl作为光吸收剂，并且将结构中的TiO2层用Al2O3层进行替代，最终电池的效率增加到10.9%。
准二维蓝光钙钛矿文献综述
准二维蓝光钙钛矿文献综述
准二维蓝光钙钛矿材料是当前研究领域中备受关注的一种新型
材料。
钙钛矿材料具有优异的光电性能，而准二维结构的引入使得
其在光电器件领域具有更广阔的应用前景。
在进行文献综述时，我
们可以从以下几个方面来全面了解准二维蓝光钙钛矿材料的研究现
状和发展趋势。
首先，我们可以从准二维蓝光钙钛矿材料的制备方法入手，包
括但不限于溶液法、气相沉积法、热蒸发法等。
不同的制备方法对
材料的结构和性能有着重要影响，因此对比分析各种制备方法的优
缺点对于全面了解准二维蓝光钙钛矿材料至关重要。
其次，我们可以深入研究准二维蓝光钙钛矿材料在光电器件中
的应用。
例如，钙钛矿太阳能电池、光电探测器、发光二极管等。
通过综述各种光电器件中准二维蓝光钙钛矿材料的应用情况，可以
全面了解其在光电器件领域的潜在应用价值。
此外，我们还可以对准二维蓝光钙钛矿材料的光电性能进行深
入分析，包括光吸收特性、载流子传输特性、光电转换效率等方面。
这些性能参数直接影响着材料在光电器件中的应用效果，因此对其
光电性能进行全面综述可以帮助我们更好地理解其在实际应用中的
表现。
最后，我们还可以从材料的稳定性、可持续性等方面进行综述，这些因素对于材料在工业化生产和实际应用中的可行性具有重要意义。
综上所述，通过对准二维蓝光钙钛矿材料的制备方法、光电器
件应用、光电性能以及可持续性等多个方面进行全面综述，可以帮
助我们更好地了解这一新型材料的研究现状和未来发展趋势。
钙钛矿太阳能电池实习报告
实习报告：钙钛矿太阳能电池研究一、实习背景随着全球能源需求的不断增长，对可再生能源的研究和开发变得越来越重要。
太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色能源，具有广泛的应用前景。
钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的太阳能电池技术，以其低成本、高效率和良好的稳定性吸引了大量研究者的关注。
本次实习，我加入了钙钛矿太阳能电池研究小组，参与到了这一前沿技术的研究中。
二、实习内容1. 了解钙钛矿太阳能电池的基本原理和特点钙钛矿太阳能电池是一种以钙钛矿结构化合物为吸光层的太阳能电池。
钙钛矿材料具有较高的吸收系数，能够吸收太阳光谱中的大部分光线，从而提高太阳能电池的转换效率。
同时，钙钛矿材料生产成本较低，易于制造，有望实现低成本和高效率的太阳能电池。
2. 学习钙钛矿太阳能电池的制备工艺在实习期间，我学习了钙钛矿太阳能电池的制备工艺。
钙钛矿太阳能电池的制备过程包括溶液法制备、涂覆、干燥、热处理等步骤。
通过学习，我了解了溶液法制备过程中溶剂的选择、浓度控制、搅拌速度等对电池性能的影响，以及涂覆过程中涂覆速度、厚度控制的重要性。
3. 参与实验并进行数据处理与分析在实习过程中，我参与了钙钛矿太阳能电池的实验制备，并在实验过程中对电池的性能进行了测试。
通过改变制备条件，观察电池性能的变化，进一步了解制备工艺对电池性能的影响。
同时，我学习了如何处理实验数据，进行了电池性能的分析和讨论。
4. 学习钙钛矿太阳能电池的稳定性研究钙钛矿太阳能电池的稳定性是影响其商业化应用的关键因素之一。
在实习期间，我学习了钙钛矿太阳能电池的稳定性研究方法，包括环境稳定性测试、光稳定性测试等。
通过稳定性测试，研究了电池在不同的环境条件下性能的变化，探讨了提高电池稳定性的可能途径。
三、实习收获通过本次实习，我对钙钛矿太阳能电池的基本原理、制备工艺和稳定性研究有了更深入的了解。
在实验过程中，我学会了如何操作实验设备，掌握了实验数据的处理和分析方法。
同时，我意识到钙钛矿太阳能电池的研究不仅需要理论知识的支持，还需要大量的实验探索和经验积累。
高效钙钛矿太阳能电池的方法论综述
中图分类号：G714; TP37
文献标识码：A
文章编号：1009—7600 （2020） 10—0080—08
Methodologies Review of High-efficiency Perovskite Solar Cells
SUN Zhi-yan
截 至 2019 年 底 ， 最 新 认 证 的 最 高 PCE 是 25.2％。尽管许多综述文章已经描述了制备 PSCs 的 最先进技术，但很少有报道仅关注 20％以上有效 PSC 的制备方法。因此，本综述着重于使用前体溶 液化学，顺序沉积和晶界钝化来制备高效率 （>20％） PSCs 的方法。
一、制备高质量钙钛矿的前驱体溶液化学 到目前为止，通过沉积前体溶液制备了高效的 PSC，尽管许多小组是通过类似的工艺制造的 PSC， 但 PSC 的效率各不相同[7-10]。如前所述，PSC 的 PCE 在很大程度上还取决于电子和空穴传输材料的类型 以及器件结构。然而，即使使用相同的结构和电荷 传输材料，每个研究组的效率差异也非常大。这意 味着除了表面形态之外，由前体溶液形成固体钙钛 矿薄层的条件极大地影响钙钛矿层的结晶度、缺陷 浓度、晶粒生长等。这可能与结晶钙钛矿薄膜的快 速形成有关，随着溶剂从前体溶液中挥发，预计会 影响最终钙钛矿薄膜的物理性质，因此有必要对前 体溶液化学进行更多研究。另外，卤化钙钛矿晶体 材料易于形成有利于在低温下使用溶液法制备良好 的结晶相，但是对于形成均匀和致密的薄层也是不 利的。在 PSC 中，由于结晶速度很快，通过控制自 组装速率来设计钙钛矿薄层是非常重要的。溶解在 溶剂中的混合卤化铅钙钛矿前体可以被认为是胶体 分散体而不是实际溶液[11]。的确，Yan 等人通过用绿 色激光观察廷德尔效应，表明钙钛矿前体溶液形成 胶体。当 PbI2 与溶剂配位时，他们研究了碘代戊二
钙钛矿太阳能电池及其空穴传输研究综述
钙钛矿太阳能电池及其空穴传输研究综述下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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钙钛矿电池文献汇报
Catalogue
➢1. Recent literature reading ➢2. Recent experiments ➢3. Post-experiment planing
2. Post-experiment planing
1.Continue reading the literature to summarize the experimental fabrication method 2.Continue to repeat LNO previous process to obtain powder 3.Introducing a secondary amine into perovskite structure to form MA1−xDMAxPbI3 and using LNO as HTL to prepare PSC
Catalogue
➢1. Recent literature reading ➢2. Recent experiments ➢3. Post-experiment planing
1. Recent experiments
LNO(0.065mol/L) 原料：乙酸镍，硝酸镧，柠檬酸 滴加氨水量：3倍乙酸镍的物质的量 制备条件：冰浴
可借鉴
1.甲苯和氯苯与DMSO可混溶，乙醚只溶解DMF从而生成加合物 2.DMSO作为电子供体，氧会提供孤对电子给PbI2的Pb2+形成加合物提高 稳定性，控制薄膜形貌，高度结晶 3.DMSO的汽化逐渐发生在加合物膜的表面引起表面变浑浊，因此得到的 MAPbI3薄膜是不均匀的。在其变浊前10s内将 0.5ml乙醚缓慢滴在旋转衬 底上， 将透明的CH3NH3I•PbI2•DMSO（1:1:1）加成膜在65℃下低温热 处理1min，足以从加合物中去除整个DMSO。 然后在100℃下进一步退 火2min，最终得到了高度致密、均匀的MAPbI3薄膜。
钙钛矿太阳能电池论文
钙钛矿太阳能电池论文摘要：钙钛矿太阳能电池在研究与研制当中，在这其间人们会遇到许许多多的问题，但是在科学家的不断努力下，距离制造出可用的钙钛矿太阳能电池的时间不会有多少了，假如，钙钛矿太阳能电池成功制造出来，无论是在它的成本，环保方面，都不会比现有的差，而且还会更好。
一、钙钛矿太阳能电池的发展史钙钛矿是一类具有特定晶体结构的材料，对太阳能电池的制造而言，这种结构具有天然优势[1]然而，钙钛矿进入人们视野虽已近两个世纪。
但是其可将太阳能转化为电能的能力直到2009年才被发现，当时日本桐荫横滨大学的Tsutomu Miyasaka将钙钛矿作为吸光层加入到染料敏化太阳能电池设备中，效率达3.8%。
研究人员很快意识到，钙钛矿不仅善于捕捉日光，还可以运送电荷。
在材料研究学会会议上，美国加州大学洛杉矶分校材料学家Yang 报告称，他的团队已经制造出效率为19.3%的太阳能电池。
他表示，其团队专注于对钙钛矿晶体缺陷的技术改善，以及设备中不同材料层之间接口的改进。
韩国成均馆大学化学家Nam-Gyu Park表示，这些缺陷和界面问题通常会影响电荷，阻止其到达电极。
对晶体增加方式的改进令Park的团队所研制的钙钛矿太阳能电池的效率达到了17.01%。
[2]几年间，经过研究团队的努力，对于钙钛矿太阳能电池的研究程度有着巨大的进展，这种钙钛矿结构的有机太阳能电池的转化效率已经或可高达50%，能大幅降低太阳能电池的使用成本。
当前市场上占主流的太阳能电池以硅和碲化镉为材料，达到目前的转化效率历时10多年，钙钛矿只花了短短4年时间的研究，有鉴于此，即使业界保守人士也对钙钛矿非常看好。
钙钛矿太阳能电池的发展前景大好[3].二、钙钛矿太阳能电池的优势（一）低成本所谓低成本是指在商业方面，传统硅基和其它高效太阳能电池的加工设备昂贵、复杂工艺，而且能耗高。
而且，在商业化的电池中必须用到铅，这也不是一个重大的问题。
为了合理地处理问题，我们换一个角度思考：假设钙钛矿太阳能电池年产能达1000吉瓦，那么需要的铅也不到10000吨；相比之下，铅酸蓄电池每年消耗的铅高达4百万吨。
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procedure(FDC) 与Solvent Engineering有异 曲同工之妙，除了将甲苯替换成氯苯加入到体系中 • 而Spiccia小组没有在体系中加入DMSO，故当钙 钛矿组分从前驱体溶液中刚析出就能立刻形成钙钛 矿晶体结构。而且这种工艺下得到的薄膜层更厚、 更大以及没有明显的晶界，更有利于薄膜完美覆盖 在基底上。
或许是由于非溶剂（甲苯）的 加入，钙钛矿组份会从前驱体 溶液中迅速析出，形成MAI-PbI2DMSO 中间相，且结晶度很好。
最后一步，在100℃环境 下annealing（退火？）10分钟，除 去中间相中的DMSO得到MAPBI3 钙钛矿结构。
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制备方法-溶解过程
• fast deposition–crystallization
• 2）两步法：将PbI2 粉末溶于DMF 溶液中，
70℃加热搅拌至澄清后旋涂到介孔TiO2 上; 晾干 后，将衬底浸入含CH3NH3I 的异丙醇溶液中， 随后热处理即可制得钙钛矿薄膜。
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制备方法
• 3）蒸发法：控制PbI2 和CH3NH3I 的蒸发速
率来控制钙钛矿薄膜的组成，由此形成了一种新型 的平面异质结型钙钛矿太阳电池。
• 4） CH3NH3PbX3钙钛矿材料的主要优势
能同时高效完成入射光的吸收、光生载 流子的激发、输运、分离等多个过程.
能带宽度较佳,约为1.5 eV; 具有极高 的消光系数, 光吸收能力很强，光吸 收范围广泛。 此类钙钛矿材料能高效传输电子和空穴, 其电子/空 穴输运长度大于1微米; 载流子寿命远远长于其它太 阳能电池。 在全光照下能产生很高的开路电压。. 结构简单，低成本温和条件制备。
电池结构
• 第二类：平板型异质结结构（平面结构），又可以
细分为正置结构（regular planar structure）如 图b，和倒置结构（inverted planar structure） 如图c。
图（b）n- i- p 结构
图（c）p- i -n结构
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电池结构
• 第三类：无HTM（空穴传输层）结构，如图a。 • 第四类：有机结构，如图b。
将一种固态的空穴传输材料(spiro-OMeTAD) 引入到钙钛矿太阳电池中，取代液态电解质。
• 继续发展
Snaith等人首次将Cl 元素引入钙钛矿中, 并使用Al2O3 替代TiO2, 证明钙钛矿不 仅可作为光吸收层, 还可作为电子传输层。
3
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工作原理、结构和性能
工作原理
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性能及其作用
• 3）结构特点： • ①卤素八面体共顶点连接, 组成三维网络, 根据
Pauling 的配位多面体连接规则, 此种结构比共棱 、共面连接稳定； • ②共顶连接使八面体网络之间的空隙比共棱、共面 连接时要大, 允许较大尺寸离子填入；
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性能及其作用
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性能及其作用
• 空穴传输层（HTL）的性能与作用 • 定义：能够接受带正电荷的空穴载流子并传输的结
构。
HOMO 能级要高于钙钛矿材料的价带最大值, 以便于将空穴从钙钛矿层传输到金属电极。
HTL需要满足的 条件
具有较高的电导率, 这样可以减小串联电阻及 提高FF
HTM 层和钙钛矿层需紧密接触
三者相互制约、相互 影响。
性能及 其作用 电池结构
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工作原理
• 典型钙钛矿太阳能电池工作示意图
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工作原理
太阳光照射下 钙钛矿染料敏化层 吸收光子产生 电子-空穴对，并 且脱离束缚形成 自由载流子
由于钙钛矿型材料具 有high dual Electron、hole Mobility、large absorp -tion coefficients、favorable band gap、strong defect Tolerance、shallow point Defects、benign grain boundary recombination Effects等优良性能，载流子复合 机率小，迁移率高
DEH
N, N-二对甲氧基苯基胺取代的 芘衍生物(Py-A, Py-B, Py-C),
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性能及其作用
• 新型空穴传输材料（2）
含硫基团小分子空穴传输材料
含硫聚合物空穴传输材料
含氮聚合物空穴传输材料
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性能及其作用
• 空穴传输层（HTL）的作用 • 1）促使电子和空穴在功能层界面分离, 减少电荷
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制备方法-溶解过程
• 2）Solvent Engineering
采用GBL与DMSO的混合溶 剂（体积比为7:3），形成前驱 体后进行旋涂，GBL在 旋涂过程中会挥发。
接着，将甲苯（Toluene）滴 入在旋涂形成的薄膜上。
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制备方法-溶解过程
这种方法最终得到了完整和有序的薄膜层 ，粒径分布在100-500nm，而且薄膜可以 完全覆盖基底，没有缺陷。正是在这种工 艺下，SEOK小组获得了认证效率达 16.2%的钙钛矿太阳能电池器件。
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性能及其作用
• 常见的空穴传输层材料
有机小分子空穴传输材 料
小分子空穴传输层材料具有良好的流动 性，能更好地填充介孔骨架，最常见的是 Spiro-OMeTAD及其改性材料，进行一系列 及其改性材料。 掺杂。 其他有机小分子HTM，如2TAP-n-DP， Fused-F，T102，T103等
图a
图b
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性能及其作用
• 电子传输层（ETL)的性能与作用 • 1）定义：能接受带负电荷的电子载流子并传输电
子载流子的结构。 • 2）电子传输材料：通常具有较高电子亲和能和离 子势的半导体材料，即n 型半导体。又可以细分为 有机半导体与无机半导体。 • 3）电子传输原理：内建电场驱动的定向漂移与晶 格的热振动造成的散射作用的共同作用。 • 4）影响电子传输效率的因素：半导体材料的能隙 、缺陷和杂质等。
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制备方法-前驱体的作用
如PEDOT:PSS，P3HT，PTAA等
聚合物空穴传输层材料
无机空穴传输层
如CuSCN、CuI、NiO等
无空穴传输层
有机无机复合钙钛矿材料本身具有ｐ－ 、 ｎ－双极性，电子、空穴传导能力都很强， 因此其自身即可以作为空穴传输。
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性能及其作用
• 新型空穴传输材料（1）
对传统的spiro-OMeTAD材料进行掺杂， 如掺杂Li-TFSI和TBP。 联噻吩将四个三苯胺单元相连合成
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性能及其作用
• 常见的电子传输层材料
TiO2
金属氧化物 ZnO
WO3等
有机小分子 富勒烯及其衍生物 通过绝缘材料框架与TiO2构成复合材料 如TiO2/AI2O3。
复合材料 石墨烯/TiO2 纳米颗粒复合材料，并掺 纳米颗粒复合材料 杂其他元素，如钇。
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性能及其作用
• 电子传输层作用 • 1）促使光生电子空穴对分离，提高电荷分离及传
输效率，避免电荷积累对器件寿命的影响。 • 2）电子传输材料经常被用于形成介观框架，起一 个支撑作用。 • 3）缩短光生电子从钙钛矿体内到n 型半导体间的 迁移距离, 能有效降低复合率。
现不少无空穴传输层的钙钛矿 太阳能电池取得高效率的报道 ，但并没有高效无电子传输层 钙钛矿太阳能电池器件的相关 报道。
了KTM3. KTM3，并掺杂钴化合物 三苯胺衍生物(H101) 以三蝶烯为核的三苯胺空穴传输材 ,T101、T102、T103 以平面胺基和三苯胺为核心的两种 三苯胺衍生物，OMeTPA-FA 和 OMeTPA-TPA PNBA
其他三苯胺类小分子空穴 传输材料： 以三苯胺作为核心结构单 元。
非三苯胺类含氮小 分子空穴传输材料
• 4）溶液-气相沉积法：以旋涂的方式将含PbI2 的
DMF 溶液涂到TiO2 上, 再将之在150 ℃的 CH3NH3I 蒸汽(N2 氛围) 中热处理2 h, 即可 得到钙钛矿薄膜.
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• 在钙钛矿薄膜的制备过程中，溶解过程扮演着一个
制备方法-溶解过程
重要的角色，其中包括Dissolving Precursors（前 驱体溶解）和Solvent Engineering（溶剂工程？ ）两个重要环节。 • 1）Dissolving Precursors 为了得到连续、致密、光吸收密度较好的薄膜层 ，高浓度的前驱体是必不可少的。具有非极性的 DMF，DSMO，GBL等都是合适的溶剂选择，它们 能较好的溶解PbI2或PbCl2的前驱体。 采用混合溶剂也是一个很好的方法，很好的例子 就是将DIO与DMF或者GBL与DMF配置成混合溶剂 ，能得到表面形态更为规整的钙钛矿薄膜。
可制备高效柔性器件
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制备方法及性能稳定性的影响因素
钙钛矿薄膜的制备方法
一步溶液法
两步溶液法
蒸发法
溶液-气相沉积 法
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制备方法
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制备方法
• 1）一步法：将PbX2 与CH3NH3I 以一定的摩
尔比例混合，溶于DMF溶液中，以旋涂或是滴涂 的方式将溶液沉积到ETM 中。随后对薄膜进行热 处理，即可形成钙钛矿薄膜材料。
复合,同时有利于空穴传输, 提高电池性能。 • 2）空穴传输材料具有稳定的热力学和光学性质会 有助于提高电池的稳定性。 • 3）对于介观敏化结构的钙钛矿电池, 空穴传输材 料还应该能够有效填充到介孔相以提高器件效率。