Cs掺杂的高性能(NH_2CH=NH_2)_(1-x)Cs_xPbI_3光电探测器

FAPbI_3有机无机杂化钙钛矿光电探测器还存在一些问题,合成纯α相光敏钙钛矿需要较高的退火温度(150~160℃),不利于柔性器件的制备;另外,在常温下,FAPbI_3容易发生α→δ的相变,器件的空气稳定性很差。本文制备了Cs掺杂的二极管型FA_(1-x)Cs_xPbI_3光电探测器。结果表明,Cs的掺杂一方面有效降低了合成纯α相FA钙钛矿的退火温度,另一方面提高了器件性能以及空气稳定性。对比不同Cs掺杂浓度的器件性能,发现掺杂摩尔分数为10%时,器件性能最优,其开关比可达1.6×10~5,响应速度达到7.1μs,在350~800nm宽光谱范围内探测率都在10^(12)cm·Hz^(1/2)·W^(-1)(Jones)量级。本研究为实现低温制备高性能高稳定性的FA钙钛矿光电探测器提供了一条可行的途径。

Cs阳离子掺杂对CH_(3)NH_(3)PbI_(3)钙钛矿电子性质的影响研究

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池被报道具有极高的功率转换效率,是下一代太阳能电池材料有希望的候选者,但其化学性质极不稳定,在高温高湿条件下易分解.本研究采用无机Cs阳离子取代CH_(3)NH_(3)PbI_(3)结构中的CH_(3)NH_(3)有机阳离子,利用第一性原理密度泛函理论,计算了未掺杂CH_(3)NH_(3)PbI_(3)钙钛矿和Cs阳离子掺杂钙钛矿的电子性质.结果表明,适当比例的Cs阳离子掺杂能够增强Pb-I的相互作用力,且Cs阳离子掺杂并未改变钙钛矿直接半导体的属性.Cs阳离子与Pb-I框架之间强的共价相互作用,导致Cs阳离子掺杂钙钛矿具有更加稳定的晶体结构.这项工作阐明了Cs阳离子掺杂钙钛矿材料高稳定性的潜在机理,可以为将来设计高效稳定的钙钛矿光伏材料提供一定的理论依据.

Cs掺杂FAPbBr_(3)薄膜变温光学特性及光伏器件设计

甲脒(FA)基钙钛矿比甲胺(MA)基钙钛矿具有更高的内在稳定性,而无机Cs离子掺杂可以进一步提高钙钛矿的湿度、热和结构稳定性。通过一步反溶剂法制备了Cs掺杂的FA_(1-x)Cs_(x)Pb Br_(3)(x=0,0.05,0.10,0.15)钙钛矿薄膜,采用椭圆偏振光谱研究了材料的复介电函数并以此进行外量子效率(EQE)模拟。EQE模拟结果显示掺杂比例为0.05时,钙钛矿薄膜具有最高的功率转换效率(PCE),可达23.47%。进一步对FA_(0.95)Cs_(0.05)Pb Br_(3)进行变温椭偏分析,发现:随着温度升高,材料带隙增大,在393 K左右,从变温复介电函数的二阶导谱中可观察到相变现象,钙钛矿材料由正交相转变为四方相。对基于FA_(0.95)Cs_(0.05)Pb Br_(3)的太阳能电池进行变温EQE模拟,结果表明:温度对器件的最高PCE影响不大,其效率可以稳定在23.47%左右,但是高温会导致器件近红外区的外量子效率降低,器件的整体响应带宽减小。

掺杂Cs元素的微孔晶体材料C12A7的表征及负离子发射特性(英文)

利用浸渍CsI的方法在微孔晶体材料12CaO·7Al2O3(C12A7)表面掺杂Cs元素并对其进行场发射扫描电镜、透射电子显微镜、X射线衍射以及电子顺磁共振的表征.场发射扫描电镜以及透射电子显微镜的结果均证实CsI沉积在C12A7的表面;X射线衍射证明C12A7的结构并没有被破坏;电子顺磁共振谱说明了浸渍后C12A7中的O-和O2-浓度也无明显变化.将浸渍后的同原始的C12A7进行比较发现,掺杂样品在结构和存储特性上均无明显变化.此外,对该材料的发射性能与温度和引出场的关系也进行了研究与分析.结果表明:浸渍CsI至C12A7表面不仅降低了氧负离子的发射温度,还大幅增强了发射强度;氧负离子发射增强的主要原因归结于浸渍CsI后其表观活化能的降低.

Cs^(+)掺杂MAPbI_(3)薄膜的能级调控及其光电性能

相比于MAPbI_(3)、FAPbI_(3)等纯有机阳离子钙钛矿太阳电池(PSC),有机无机混合阳离子PSC因同时具有良好的光电性能和稳定性而广受关注。通过形貌控制和能级调节策略来优化MAPbI_(3)薄膜质量并将其作为PSC光活性层。采用溶剂法将Cs+掺杂到MAPbI_(3)前驱体溶液中合成CsxMA1-xPbI_(3)(x为0~20%)有机无机混合阳离子钙钛矿型光活性材料。由于制备的Cs_(0.1)MA_(0.9)PbI_(3)光活性薄膜具有表面形貌致密、容忍因子适当、能级结构匹配等特点,以此制备的PSC的能量转换效率最高为14.38%(标准差±1.21%),且电池具有良好的稳定性,在空气中放置30天电池能量转换效率衰减<12%。

铯掺杂提升反梯度结构二维(CMA)_(2)MA_(8)Pb_(9)I_(28)钙钛矿薄膜及太阳电池的性能

相对于3D钙钛矿材料,二维(2D)有机-无机杂化钙钛矿材料具有更好的稳定性.然而由于载流子输运性差,2D钙钛矿太阳电池效率较低.为了提高2D钙钛矿太阳电池的效率,制备了铯掺杂的具有反梯度结构的二维(CMA)_(2)MA_(8)Pb_(9)I_(28)薄膜.研究结果发现:CsI掺杂能够改善(CMA)_(2)MA_(8)Pb_(9)I_(28)薄膜的形貌、增加晶粒尺寸、降低缺陷态密度,并且提高了(CMA)2MA8Pb9I28钙钛矿薄膜的热稳定性.最后,CsI掺杂浓度为10%时制备(CMA)_(2)MA_(8)Pb_(9)I_(28)钙钛矿太阳电池效率最高,达到了14.67%,相对于未掺杂的电池效率(10.06%)提高了45.8%.

石墨烯掺杂Cs_2CO_3作为高效电子注入层的OLEDs性能研究

研制了石墨烯掺杂Cs2CO3(Cs2CO3:Graphene)作为高效电子注入层、结构为ITO/N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPB)(50nm)/tris-(8-hydroxy quinoline)-aluminum Alq3(80nm)/Cs2CO3:Graphene(mss 20%1nm)/Al(120nm)的OLEDs。将其与标准器件ITO/NPB(50nm)/Alq3(80nm)/LiF(0.5nm)/Al(120nm)作性能比较,研究石墨烯掺杂在Cs2CO3中作为电子注入层对OLEDs性能的影响。结果表明,基于Cs2CO3:Graphene结构作为电子注入层的器件效率要高于LiF作为电子注入层的器件,其最大电流效率达到2.02cd/A,是标准器件的2.59倍;亮度也高于LiF作为电子注入层的器件,在10V时达到最大值7 690cd/m2,是标准器件最大亮度的2.07倍。性能得到提高的主要机理是由于Cs2CO3:Graphene的引入提高了电子注入效率。

蓝光发射钙钛矿薄膜的制备与光学特性

有机-无机钙钛矿薄膜作为有机发光二极管中的发光层,其本身的薄膜质量与热稳定性是影响其发光特性的主要因素。采用一步溶液法制备了蓝光发射MAPbClxBr3-x薄膜,并通过光学显微镜、吸收光谱、光致发光(PL)谱等分析手段研究了薄膜的成膜质量与不同Cl/Br摩尔比之间的关系,以及无机Cs离子掺杂对薄膜热稳定性与发光特性的影响。实验结果表明:随着Cl/Br摩尔比的增大,晶粒尺寸逐渐增大;Cs离子掺杂可以提高薄膜的覆盖度、光吸收强度、热稳定性及PL强度;通过调节Cl/Br摩尔比及Cs离子掺杂获得了室温下具有蓝色发光波长435 nm的Cs0.1MA0.9PbCl2.375Br0.625薄膜。MAPbClxBr3-x薄膜与Cs0.1MA0.9PbCl2.375Br0.625薄膜的发光机制主要为激子辐射复合。此外,Cs0.1MA0.9PbCl2.375Br0.625薄膜还存在Cs离子掺杂能级参与的辐射复合机制。