铅基卤化物钙钛矿纳米晶掺杂研究进展

铅基卤化物钙钛矿CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)半导体纳米晶由于具有窄半峰宽、可调发射波长、高荧光量子产率等优异的光电特性,在发光二极管、激光器、太阳能电池等领域有很广阔的应用前景。通过化学掺杂的方法将掺杂原子引入到钙钛矿纳米晶中,可以改变纳米晶的光电性质,包括带隙宽度、光致发光强度、荧光量子产率和稳定性,掺杂原子种类和浓度也会影响钙钛矿纳米晶的电子能带结构和荧光特性,因此针对钙钛矿纳米晶的掺杂成为了近年来的研究热点。ABX_(3)型纳米晶的A/B/X位均可被杂质原子取代,研究发现,B位掺杂对纳米晶性质的影响更为明显,综述了铅基卤化物钙钛矿纳米晶的B位掺杂方法、机理及对其结构和光电性能的影响,掺杂元素主要包括Mn,Ln,Sn和碱土金属等。掺杂上述离子可有效改善钙钛矿纳米晶光学性能和稳定性,并进一步推动其实际应用。

铅基卤化物钙钛矿太阳电池的模拟研究

多元硫化物Cd_(0.5)Zn_(0.5)S和氧化亚铜Cu_(2)O载流子迁移率较大,且其制作工艺相对于传统的电子传输层和空穴传输层更为简单,因此这两种材料在钙钛矿太阳电池中具有很好的应用潜力。本文利用SCAPS-1D软件对以Cu_(2)O和Cd_(0.5)Zn_(0.5)S为传输层、以铅基卤化物钙钛矿为吸收层的太阳电池进行模拟,主要研究了该器件的材料厚度、掺杂浓度、禁带宽度等因素对太阳电池性能的影响。结果表明:当光吸收层(CH_(3)NH_(3)PbI_(3))厚度开始增大时电池性能逐渐提高,但是增大到一定厚度时,电池性能下降,光吸收层的最佳厚度为400 nm;当光吸收层的缺陷态密度小于1.0×10^(14) cm^(-3)时,缺陷态密度对电池性能的影响比较小;此外,铅基卤化物钙钛矿的禁带宽度对电池性能有重要影响,最佳禁带宽度为1.5 eV左右。通过模拟,得到了优化后的性能参数为:开路电压为1.010 V,短路电流密度为31.30 mA/cm^(2),填充因子为80.01%,电池转换效率为25.20%。因此,Cu_(2)O/CH_(3) NH_(3)PbI_(3)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S钙钛矿太阳电池是一种很有发展潜力的光伏器件。