鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料

1、背景在能源緊缺的現(xiàn)代社會(huì)，為了維持人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展，科學(xué)家們一直致力于新能源的研究，其中至少在幾十億年內(nèi)都取之不盡的太陽(yáng)能便成了熱門(mén)的研究對(duì)象。太陽(yáng)能電池大家都不陌生，它通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能。鈣鈦礦材料我們也很熟悉，就是一類(lèi)有著與鈦酸鈣（CaTiO3）相同晶體結(jié)構(gòu)的材料，其結(jié)構(gòu)式一般為ABX3,其中A和B是兩種陽(yáng)離子，X是陰離子。但鈣鈦礦太陽(yáng)能電池卻是一個(gè)比較新的概念。2009年日本桐蔭橫濱大學(xué)的宮坂力教授將碘化鉛甲胺和溴化鉛甲胺應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池，獲得了最高的光電轉(zhuǎn)化效率，此為鈣鈦礦光伏技術(shù)的起占八、但它直到2014年左右才被人們重視起來(lái)。是因?yàn)樵诙潭處啄觊g其

2、效率一直在顯著提升，這是NREL上實(shí)驗(yàn)室最高電池效率的圖，我們可以看出鈣鈦礦材料的效率上升速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他同類(lèi)型材料。鈣鈦礦材料被認(rèn)為是最有可能取代硅晶材料作為太陽(yáng)能電池的材料概述鈣鈦礦太陽(yáng)電池一般采用有機(jī)無(wú)機(jī)混合結(jié)晶材料一一如有機(jī)金屬三鹵化物CH3NH3PbX3（X=Cl,Br,I）作為光吸收材料。該材料具有合適的能帶結(jié)構(gòu)，其禁帶寬度為，因與太陽(yáng)光譜匹配而具有良好的光吸收性能，很薄的厚度就能夠吸收幾乎全部的可見(jiàn)光并用于光電轉(zhuǎn)換。如圖所示，這是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的一般結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，由上到下分別為玻璃、FTO、電子傳輸層（ETM）、鈣鈦礦光敏層、空穴傳輸層（HTM）和金屬電極。其中電子傳輸層常常用T

3、iO2鈣鈦礦電池一個(gè)顯著的特點(diǎn)是IV曲線（伏安曲線）的滯后（I-Vhysteresis）（通常叫滯后現(xiàn)象或遲滯現(xiàn)象），一般從反向掃描（開(kāi)路電壓短路電流）得到的曲線比正向掃描（短路電流開(kāi)路電壓）看起來(lái)好很多?，F(xiàn)在對(duì)鈣鈦礦的這種現(xiàn)象還沒(méi)有一個(gè)很好的解釋?zhuān)壳氨容^合理的解釋是：鈣鈦礦材料具有很強(qiáng)的鐵電性能（ferroelectricity）以及巨大的介電常數(shù)，導(dǎo)致電池的低頻電容很大，比其他任何一種光伏電池都顯著。文獻(xiàn)我選取了五篇有關(guān)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的文獻(xiàn)，第一篇是篇綜述，主要內(nèi)容是現(xiàn)在有機(jī)夾層在有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的研究進(jìn)展；第二三篇分別從滯后現(xiàn)象以及離子移動(dòng)的機(jī)理上進(jìn)行分析；第四五篇主

4、要從介紹了的某個(gè)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料。1有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）是最有希望的第三代太陽(yáng)能電池。它們具有良好的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）且能耗更低。為了提高PSC的效率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，有機(jī)分子經(jīng)常用作“夾層”。以改變太陽(yáng)能電池中特定界面提高性能。該篇文獻(xiàn)回顧了使用夾層來(lái)優(yōu)化PSC性能的最新進(jìn)展。本文分為三個(gè)部分。第一部分著重于介紹為什么有機(jī)分子夾層能夠提高太陽(yáng)能電池的性能；第二部分討論常用的分子中間層；在最后一部分，討論了制作薄均勻夾層的方法。這張圖展現(xiàn)了在有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中四種可能加入夾層的位置而作為夾層的材料可能是有機(jī)小分子，高聚物，金屬氧化物等文獻(xiàn)中提到通過(guò)控制薄膜

5、的結(jié)晶度、厚度和粗糙度，鈣鈦礦型吸收層的形態(tài)是生產(chǎn)高效率PSC的關(guān)鍵。圖二a，b是表面改性引起的形貌變化的掃描電鏡圖像。氧化鋅的表面能可以通過(guò)改變親水基團(tuán)（-NH2）和疏水基團(tuán)（-CH3）的混合比例進(jìn)行有效地調(diào)整。隨基質(zhì)表面能的減小有機(jī)夾層的表面的缺陷也有所減少，從而導(dǎo)致了電池性能的提升。圖二c，d表現(xiàn)了（c3-sam）自組裝單分子層作為ch3nh3Pbi3鈣鈦礦層和ZnO電子選擇層間夾層的影響。最終結(jié)果是，所制備的電池的PCE增加了31%，從提高到%。同時(shí)，該分子的氨基末端還參與了鈣鈦礦的結(jié)晶，改善了薄膜的形貌有機(jī)分子夾層作用機(jī)制（圖三，圖四）在PSC中，晶體結(jié)構(gòu)的缺陷和化學(xué)雜質(zhì)會(huì)產(chǎn)生陷阱態(tài)

6、從而增加電子與空穴的重新復(fù)合（導(dǎo)帶與價(jià)帶的能量差減小了），導(dǎo)致電壓下降。而有機(jī)分子可以使表面鈍化以減少在表面的陷阱態(tài)/缺陷。小分子通過(guò)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以與表面非鍵原子或表面的懸掛鍵結(jié)合，降低表面缺陷數(shù)以減小陷阱態(tài)的作用?？梢宰越M裝的分子，通過(guò)自組裝在金屬氧化物上形成單分子膜，也可以改變表面能。由于表面復(fù)合的減少和形態(tài)的改善，電池的性能可以得到改善。X和Pb2+可以形成陷阱態(tài)而作為復(fù)合中心（鹵素陰離子作為空穴陷阱和鉛離子作為電子陷阱），可以分別用路易斯酸和路易斯堿結(jié)合。如圖所示，在表面上未飽和成鍵的I用路易斯酸結(jié)合，未飽和成鍵的Pb2+用路易斯堿結(jié)合實(shí)驗(yàn)證明，用噻吩和吡啶處理鈣鈦礦層后，效率從1

7、3%提高到%和%。文獻(xiàn)第二部分主要介紹了常用的一些有機(jī)分子夾層，其中PCE較高的有對(duì)氯苯甲酸，B氨基丙酸，乙醇胺等小分子，這里具體的細(xì)節(jié)就不過(guò)多敘述。文獻(xiàn)第三部分介紹了制作夾層的方法夾層可以通過(guò)溶液處理或氣相沉積來(lái)制備。所選擇的方法取決于所沉積材料的性質(zhì)和沉積的表面。圖五說(shuō)明了用于制備薄層的三種最常用的方法，即浸涂、旋涂和熱蒸發(fā)。值得注意的是，當(dāng)使用溶液處理的方法時(shí)，需要考慮溶劑對(duì)層間形態(tài)的影響。夾層在沉積層的溶劑中的穩(wěn)定性也很重要。圖六展現(xiàn)了通過(guò)緩慢從液體中提取底物，可以得到均勻的分子層的過(guò)程。第一個(gè)運(yùn)用了朗格繆爾-布洛杰特技術(shù)，基層侵入兩親分子溶液中，親水的基團(tuán)在基質(zhì)的表面聚集并結(jié)合，經(jīng)過(guò)

8、沖洗干燥后可以得到單分子層。第二個(gè)是自組裝分子，用于固定的頭部基團(tuán)與基質(zhì)的表面結(jié)合，尾部的功能基團(tuán)還可以和下一個(gè)分子的頭部基團(tuán)結(jié)合，從而可以得到單分子或多分子層。這篇文獻(xiàn)主要調(diào)查了最近在PSC上使用有機(jī)分子進(jìn)行界面改性的進(jìn)展。有很多例子證明了有機(jī)分子層可以增加PCE以及鈣鈦礦太陽(yáng)能電池裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。文章最后總結(jié)到低成本、易于設(shè)計(jì)、修飾和純化的小分子使它們成為進(jìn)行界面工程的理想候選者。但分子需要慎重選擇，要確保他們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能保持穩(wěn)定，以保持設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。2選取的第二篇文獻(xiàn)研究了可調(diào)控的滯后效應(yīng)IV曲線的滯后是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）一大特點(diǎn)，他將導(dǎo)致設(shè)備效率的計(jì)算不準(zhǔn)確。目前已經(jīng)有許

9、多對(duì)遲滯效應(yīng)出現(xiàn)的機(jī)理的研究。普遍認(rèn)為離子遷移，電荷捕獲/逃脫和電荷積累是解釋遲滯效應(yīng)的理論基礎(chǔ)。然而，遲滯效應(yīng)的真正起因卻仍未明晰。該文獻(xiàn)作者通過(guò)調(diào)整c-TiO2（致密TiO2）層的噴涂沉積次數(shù)并用紫外臭氧處理，實(shí)現(xiàn)了正常滯后效應(yīng)，無(wú)滯后效應(yīng)，反轉(zhuǎn)滯后效應(yīng)的PSCs。下圖為典型介觀鈣鈦礦電池的結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理。（a）FTO（摻雜氟的SnO2透明導(dǎo)電玻璃）/C-tio2/mp-tio2（介孔二氧化鈦層）/氧化鋯/碳/鈣鈦礦設(shè)備的結(jié)構(gòu)。鈣鈦礦通過(guò)簡(jiǎn)單的滴注法滲透到mp-tio2,氧化鋯和碳的介孔層間。（b）圖b顯示了鈣鈦礦電池的工作機(jī)理。鈣鈦礦吸收電子并輸送到mp-tio2和C-Tio2層,而產(chǎn)生

10、的空穴轉(zhuǎn)移到孔碳層從而實(shí)現(xiàn)電子空穴對(duì)的分離。這是調(diào)整c-TiO2（致密TiO2）層的噴涂沉積次數(shù)得到的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的不同遲滯效應(yīng)的J-V曲線。（a）當(dāng)C-TiO2層噴涂次數(shù)為三次或四次時(shí)，可以觀察到典型遲滯效應(yīng)器件的J-V曲線，反掃的性能優(yōu)于正掃性能；（b）當(dāng)減少兩個(gè)噴涂次數(shù)的時(shí)候，觀察到無(wú)遲滯效應(yīng)器件的J-V曲線，正反掃性能一致；(c)當(dāng)只有一個(gè)噴涂次數(shù)的時(shí)候，觀察到反轉(zhuǎn)遲滯效應(yīng)器件的J-V曲線，反掃性能低于正掃性能。除了掃描方向，作者還改變了掃描速率圖3:不同遲滯效應(yīng)器件的性能隨掃速的變化關(guān)系(a)典型遲滯效應(yīng)器件；(b)無(wú)遲滯效應(yīng)器件；(c)反轉(zhuǎn)遲滯效應(yīng)器件。從圖中可以看到，掃描速率

11、也對(duì)滯后效應(yīng)一定的影響，其中在某些數(shù)值上約有10%的變化，但總體上說(shuō)，掃描速率的影響不大(VOC開(kāi)路電壓，Jsc:短路電流，F(xiàn)F:填充因子，pce功率轉(zhuǎn)換效率)下面的兩張圖很清楚的總結(jié)了滯后效應(yīng)指數(shù)與c-TiO2噴涂次數(shù)以及掃描速率的關(guān)系，c-TiO2噴涂次數(shù)減少導(dǎo)致滯后效應(yīng)指數(shù)下降，但掃描速率基本無(wú)影響。(a)遲滯效應(yīng)指數(shù)與c-TiO2噴涂次數(shù)的關(guān)系曲線；(b)遲滯效應(yīng)指數(shù)與掃描速率的關(guān)系曲線。圖7提供了界面處電荷積累和偏振特征的圖像。(a)無(wú)偏壓下c-TiO2/鈣鈦礦界面層的能帶圖；(b)小偏壓下c-TiO2/鈣鈦礦界面層的能帶圖；(c)大偏壓下c-TiO2/鈣鈦礦界面層的能帶圖。表現(xiàn)了能

12、帶及電荷復(fù)合的過(guò)程。偏壓增大的情況下，界面因?yàn)闃O化逐漸向相反的方向彎曲，同時(shí)導(dǎo)致了空穴的積累，這種在C-tio2/鈣鈦礦型界面穩(wěn)定積累的陽(yáng)離子和電子空穴，提高了VOC。同時(shí)這些空穴和陽(yáng)離子會(huì)與來(lái)自接觸面的二氧化鈦的電子在表面結(jié)合。作者認(rèn)為這種電荷積累緩慢的動(dòng)態(tài)變化導(dǎo)致了所觀察到的不同的滯后效應(yīng)。由于較薄的C-tio2表面能增大，有著更大的功函數(shù)，使得在給定的正向掃描電壓下可以有更多的電荷積累，因此電壓可以繼續(xù)增大，而反掃電壓是逐漸減小的，就沒(méi)有這樣的表現(xiàn)，反應(yīng)在伏安特性曲線上就是反轉(zhuǎn)的滯后效應(yīng)通過(guò)對(duì)這種可調(diào)的滯后效應(yīng)的研究，作者認(rèn)為是TiO2/鈣鈦礦界面的極化導(dǎo)致這種可調(diào)節(jié)滯后現(xiàn)象，這種極化可

13、以可逆地累積正電荷。對(duì)滯后效應(yīng)成功地調(diào)整，證明了C-TiO2/鈣鈦礦界面在控制滯后趨勢(shì)的重要性。為鈣鈦礦電池的遲滯效應(yīng)提供了重要的見(jiàn)解。3第三篇文獻(xiàn)離子移動(dòng)是有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦中的熱門(mén)話題。它和鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的反常光伏效應(yīng)，鈣鈦礦材料的巨介電常數(shù)等特殊性能密切相關(guān)。在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，一般認(rèn)為離子應(yīng)該去除，因?yàn)榇罅侩x子移動(dòng)會(huì)帶來(lái)材料相分離和電池穩(wěn)定性差的問(wèn)題。很少有人關(guān)注離子移動(dòng)帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。本篇文獻(xiàn)的作者通過(guò)在鈣鈦礦骨架中引入少量小的鋰離子和外來(lái)碘離子，借助于外電場(chǎng)中外來(lái)離子的移動(dòng)，闡明一定的離子移動(dòng)/聚集在鈣鈦礦材料中形成了外來(lái)的n/p型摻雜。這種外來(lái)非本征摻雜有助于電池內(nèi)建電場(chǎng)的提高以

14、及載流子的迅速抽取。離子移動(dòng)示意圖及電化學(xué)性能測(cè)試。(a)外來(lái)離子在鈣鈦礦骨架中移動(dòng)；(b)鈣鈦礦離子電導(dǎo)隨鋰離子增多而增大；(c)反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中NiO/鈣鈦礦界面電子抽取，含離子的抽取變快實(shí)驗(yàn)表明，LiI添加劑不會(huì)改變鈣鈦礦晶型。Li+最可能在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的空隙中轉(zhuǎn)移并停留，而I-通常組成八面體的結(jié)構(gòu)形成空隙。這個(gè)曲線表明隨著鈣鈦礦中鋰離子的增多，鈣鈦礦的電導(dǎo)隨之增大因?yàn)長(zhǎng)iI摻雜使導(dǎo)電性增加，從而會(huì)加快從鈣鈦礦到NiO的界面電荷轉(zhuǎn)移，使反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中NiO/鈣鈦礦界面電子抽取，含Li2+離子的抽取速率變快圖2.能級(jí)測(cè)量原理及摻雜類(lèi)型。（a）這是設(shè)計(jì)的使用原子力顯微鏡表面電勢(shì)測(cè)

15、試鈣鈦礦/FTO以及鈣鈦礦界面的能級(jí)的裝置（一半涂有FTO，巴拉巴拉）（b）通過(guò)對(duì)FTO加不同偏壓，在界面形成離子聚集，測(cè)試得到表面電勢(shì)在沒(méi)有偏壓的情況下，含Li+2%摻雜的電勢(shì)差要小于不含Li摻雜的，AVN的減小意味著在界面所損耗的能量會(huì)減少，從而促進(jìn)電子從卜+2%進(jìn)入FTO。由圖所示，的偏壓下LI2%的表面電位比li-0低約40mV，而的偏壓下LI2%的表面電位比li-0高約50mV。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，Li+離子在陰極附近的積累將引起n型摻雜，而I-陽(yáng)極附近形成p型摻雜。正偏壓下I-聚集在FTO，因?yàn)镮-不易失去電子，所以產(chǎn)生的空穴容易積累形成p型摻雜，同理負(fù)偏壓下Li+聚集在FTO

16、,而Li+不易得到電子，容易使電子積累形成n型摻雜。圖3.性能表征（b）少量離子摻雜有助于電池效率提升，并減小遲滯效應(yīng);（li-0有明顯的遲滯效應(yīng)，而摻雜了5%的Li以后正掃反掃的伏安特性曲線基本重合，摻雜li2%，5%的短路電流和開(kāi)路電壓都大于無(wú)li摻雜的）（c）外來(lái)離子在界面聚集使得電池內(nèi)建電場(chǎng)增強(qiáng)，使電壓增大，從而提高電池性能。不同于鈣鈦礦自身本征的離子移動(dòng)將會(huì)帶來(lái)大量的缺陷態(tài)，但這種外來(lái)的離子移動(dòng)不會(huì)形成相分離。因而對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能提高以及保持器件穩(wěn)定性有積極作用。第四篇文獻(xiàn)有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）中吸收層的形成和組成有助于實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）20%。鈣鈦礦太陽(yáng)

17、能電池由上到下分別為玻璃、FTO、電子傳輸層（ETM）、鈣鈦礦光敏層、空穴傳輸層（HTM）和金屬電極。目前較高效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池保留TiO2層，并使用螺-OMeTAD或聚合物的PTTA作為空穴傳輸材料（HTM）。然而，這些成本對(duì)于大規(guī)模應(yīng)用來(lái)說(shuō)是非常高的。各種無(wú)機(jī)HTMS當(dāng)中，CuSCN是一個(gè)極其廉價(jià)的、可以量產(chǎn)的P型半導(dǎo)體材料，具有高的空穴遷移率、良好的熱穩(wěn)定性，和均衡的工作性能。作者通過(guò)動(dòng)態(tài)沉積的方法制得CuSCN薄膜。圖一，涂覆在玻璃和鈣鈦礦上CuSCN薄膜的結(jié)構(gòu)表征CuSCN晶體一般在兩個(gè)多晶型，a-CuSCN和%CuSCN，X射線衍射數(shù)據(jù)（圖1A）表明動(dòng)態(tài)沉積的方法制得的是小Cu

18、SCN圖一b，c是CuSCN和CuSCN/鈣鈦礦薄膜掠入射廣角X射線散射（GIWAXS）的圖像?？梢钥吹酵坑蠧uSCN后反射變得更加強(qiáng)烈。圖d，e表明了CuSCN原子的排布方向，銅原子和硫原子構(gòu)成了一個(gè)個(gè)分子層骨架，而碳原子和氮原子將層與層之間連接起來(lái)。（紅色、銅原子、黃色、硫原子、灰色、碳原子、藍(lán)色、氮原子）掃描電子顯微鏡（SEM）獲得的鈣鈦礦薄膜圖像表明CuSCN層沉積是均勻覆蓋的，在金與鈣鈦礦層之間。從穩(wěn)態(tài)和隨時(shí)間的光致發(fā)光光譜中看到CuSCN/鈣鈦礦層無(wú)論是發(fā)光強(qiáng)度還是穩(wěn)定性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他層。同時(shí)即使CuSCN設(shè)備在85C下長(zhǎng)時(shí)間加熱，也沒(méi)有觀察到明顯的降解，證明其有較好的熱穩(wěn)定性。圖

19、三，基于螺-OMeTAD和CuSCN空穴傳輸層的器件的光伏特性可以看到用CuSCN作為空穴傳輸層的器件與目前性能較優(yōu)越的用螺-OMeTAD作為空穴傳輸層的器件光伏特性差別很小，曲線幾乎重合，證明有CuSCN涂層的器件性能較好。使用CuSCN作為空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，有著較好的運(yùn)行穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，同時(shí)也有著較高的功率轉(zhuǎn)換效率，加上價(jià)格低廉，有著很好的應(yīng)用前景。第五篇文獻(xiàn)除了有機(jī)-無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦，有些純無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦也適合做太陽(yáng)能電池。在那些純無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦中，a-CaPbI3有著最合適應(yīng)用于串聯(lián)太陽(yáng)能電池的帶隙，但它有著在一些環(huán)境條件下不穩(wěn)定的問(wèn)題，在室溫條件下將自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)榈?

20、-CaPbI3相。作者發(fā)現(xiàn)含少量乙二胺(口八)陽(yáng)離子的二維(2D)EDAPbI4鈣鈦礦可以使a-CaPbI3穩(wěn)定，避免了非鈣鈦礦8相的不穩(wěn)定構(gòu)造。由此產(chǎn)生的a-CaPbI3結(jié)構(gòu)在室溫下可以保持幾個(gè)月的穩(wěn)定性，即使在經(jīng)過(guò)100C的熱處理一周后也能保持原來(lái)的相。作者一開(kāi)始用PbI2+CsI或PbxHI+CsI作為前驅(qū)物制備a-CaPbI3通過(guò)將等當(dāng)量的PbI2+CsI或PbI2xHI+CsI溶于DMF中一步沉積制備CsPbI3薄膜圖一是CsPbI3薄膜的光譜、結(jié)構(gòu)表征以及電池性能、穩(wěn)定性測(cè)試(A)紫外可見(jiàn)吸收光譜(B)XRD圖譜；(C)基于a-CsPbI3鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的I-V曲線(D)通過(guò)Pb

21、I2-xHI+CsI制備的CsPbI3薄膜退火前后的XRD和薄膜顏色變化從圖中可以看到，由PbI2+CsI制備a-CsPbI3鈣鈦礦的的UV-vis在414nm處有吸收峰和在X射線衍射圖譜(XRD)中。處有峰表明有多余非鈣鈦礦8-CaPbI3相的形成。雖然用PbI2-xHI+CsI制備的棕色CsPbI3薄膜在一開(kāi)始通過(guò)X射線衍射圖譜(XRD)可以證明是純的a-CaPbI3相，但長(zhǎng)時(shí)間下也有不穩(wěn)定的問(wèn)題，由圖D可以看到在十二小時(shí)之后棕色的a-cspbi3薄膜轉(zhuǎn)變成了黃色的8-cspbi3薄膜。圖二：EDAPbI4和CsPbI3xEDAPbI4薄膜的結(jié)構(gòu)表征和光譜研究作者之后嘗試了添加EDAPbI

22、4EDAPbI4是一種二維材料，從下圖可以看到，其XRD有位于20=6。的峰，UV-vis中有420nm的吸收峰但通過(guò)XRD和cspbi3-xedapbi4樣品紫外-可見(jiàn)光譜(C和D)可以看到。不論他們的edapbi4含量(X)，所有的XRD圖譜都只有a-cspbi3鈣鈦礦相的特征峰。沒(méi)有edapbi4相對(duì)應(yīng)的信號(hào)（低于20=10峰），這表明沒(méi)有的edapbi4晶相或極細(xì)的edapbi4層或晶體的形成。之后對(duì)其的I-V曲線進(jìn)行表征又可以看到與純的cspbi3的曲線有明顯不同，說(shuō)明有這些薄膜中有EDA陽(yáng)離子的存在。（圖三）由CsPbI3-xEDAPbI4前驅(qū)體（x=0,和獲得的鈣鈦礦薄膜的（A）

23、AFM圖（B）SEM圖掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡圖像（AFM）（圖3,A和B）表明，cspbi3xedapbi4晶粒尺寸隨著edapbi4含量增加而顯著減小，大約從300nm（x=0）減小到35nm（x=）（A）CsPbI3xEDAPbI4鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的I-V特征曲線（B）CsPbI3鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定輸出（C）基于CsPbI3鈣鈦礦的IPCE（D）32個(gè)CsPbI3鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率分布從J-V曲線提取光伏參數(shù)（圖4A）列于表1。發(fā)現(xiàn)，cspbi3-xedapbi4（x=至U）的設(shè)備比那些基于純cspbi3有更好的性能。所有的光電參數(shù)（JSC,VOC,andFF）都有所增強(qiáng)，其中從表中數(shù)據(jù)可以看出x=0,025時(shí)，CsPbI3-xEDAPbI4鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能最好圖b（基本穩(wěn)定在10%）圖c（光電轉(zhuǎn)化效率在波長(zhǎng)350nm-600nm之間有60%以上，400-500nm達(dá)到了80%，最高有86%）圖d（主要分布在10%-11%）圖5、基于CsPbI3器件和薄膜的穩(wěn)定性測(cè)試（A