单源热蒸发制备有机无机杂化CH3NH3PbI3薄膜及其性能表征

采用全真空单源热蒸发沉积技术直接制备钙钛矿太阳电池用有机无机杂化CH3NH3Pb I3薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和分光光度计对制备的CH3NH3Pb I3薄膜微结构、表面形貌、化学成分和光学性能进行表征分析,并与非真空旋涂法制备的CH3NH3Pb I3薄膜性能进行比较。结果表明:单源热蒸发法制备的CH3NH3Pb I3薄膜呈现单一的钙钛矿四方晶体结构,且与蒸发源材料的晶体结构同源性高,没有出现杂质相偏析;对比旋涂法制备的CH3NH3Pb I3薄膜表面均匀致密平整,且薄膜结晶度更高;单源热蒸发法制备的CH3NH3Pb I3薄膜禁带宽度为1.57 e V,符合钙钛矿太阳电池吸收层光学性能要求。

PbO-PbI_2复合物膜转化的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜及其光电特性（英文）

有机-无机卤化物钙钛矿是一类优异的光电材料.在过去四年内,基于有机-无机卤化物钙钛矿的光电器件实现了超过15%的光电转换效率.而有机-无机卤化物钙钛矿材料的可控制备是保证其在光电器件中应用的基础.本文采用新的沉积方法在玻璃衬底表面制备了一种典型的有机-无机卤化物钙钛矿CH3NH3Pb I3薄膜.其制备过程是:采用超声辅助的连续离子吸附与反应法在玻璃衬底表面沉积Pb O-Pb I2复合物膜,之后与CH3NH3I蒸汽在110°C环境下反应,将Pb O-Pb I2复合物膜转化成CH3NH3Pb I3钙钛矿薄膜.对CH3NH3Pb I3薄膜的微观结构,结晶性及其光电性能等进行了表征.结果表明,CH3NH3Pb I3薄膜呈晶态,具有典型的钙钛矿晶体结构.薄膜表面形貌均匀,晶粒尺寸超过400 nm.在可见光范围,CH3NH3Pb I3薄膜透过率低于10%,能带宽度为1.58e V.电学性能研究表明CH3NH3Pb I3薄膜表面电阻率高达1000 MΩ.高表面电阻率表明CH3NH3Pb I3薄膜具有一定的介电性能,其介电常数(εr)在100 Hz时达到155.本研究提出了一种制备高质量CH3NH3Pb I3钙钛矿薄膜的新方法,所得CH3NH3Pb I3薄膜可望在光、电及光电器件中得到应用.

气相辅助电沉积法低温制备CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜的研究

采用低成本的气相辅助电沉积方法(vapor-assisted electro-deposition,VAED)成功制备了面积为15 cm^2均匀致密的钙钛矿薄膜。首先通过电化学沉积制备PbO_2薄膜,然后与HI气体反应得到PbI_2薄膜,接下来再与HI和CH3NH2混合气体反应,得到CH_3NH_3PbI_3薄膜。实验发现:电化学沉积电压对PbO_2薄膜的表面形貌和微结构有重要影响;在PbO_2向PbI_2的转化过程中,随着反应时间的减小,PbI_2的结晶性逐渐增强,最佳反应时间为10 min;在钙钛矿的转化过程中,当HI/CH_3NH_2体积比为1∶2时可获得均匀致密、四方相的钙钛矿薄膜。本研究提供了一种低温制备大面积均匀CH_3NH_3PbI_3薄膜的方法,得到的CH_3NH_3PbI_3薄膜可望在光电器件中得到应用。

铅片表面原位生长钙钛矿薄膜及其光电性能

为改善钙钛矿层与金属电极的接触性能,在铅片表面原位制备CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜,并研究其光电性能。借助X射线衍射、扫描电镜和光电流-电压曲线测试对薄膜的微观形貌、晶体结构和光电性能进行了分析。结果表明,NaI和CH_3NH_3I的浓度对薄膜的结构和光电性能影响显著,当Na 和CH_3NH_3I的浓度分别为0.20 mol·L-1和0.30 mol·L-1时,薄膜光电性能最好,其开路光电压可达1 275 m V,光电转换效率为0.01%。

退火温度对CH_3NH_3PbI_3薄膜结构和性能的影响

采用真空双源共蒸发技术制备了CH_3NH_3PbI_3薄膜,研究了退火温度对CH_3NH_3PbI_3薄膜结构和性能的影响。利用XRD、原子力显微镜、紫外—可见—近红外分光光度计和霍尔效应仪研究了CH_3NH_3PbI_3薄膜的微观结构和光电性能。研究结果表明:合适的退火温度(95℃)有助于薄膜结晶度的提高,利于晶粒长大,使得晶界减少,界面处缺陷度较低,带电粒子迁移率提高。退火温度超过100℃时,薄膜热稳定性急聚下降,使CH_3NH_3PbI_3分解,部分I-以CH3NH3I的形式挥发,产生大量过剩Pb I2相,导致薄膜载流子浓度降低,导电性能下降。退火后的薄膜在可见光区域内吸收系数提高。退火温度为95℃时,薄膜禁带宽度1.66 e V最小,最接近理论值1.55 e V。