具有钙钛矿结构的有机 无机杂化晶体材料(C H N 2HI) PbI 的

钙钛矿器件结构钙钛矿（perovskite）是一种晶体结构，具有ABX3的化学式。

其中A、B、X分别代表阳离子、阳离子和阴离子。

钙钛矿具有较高的光吸收系数和载流子迁移率，因此被广泛应用于太阳能电池、光电探测器等器件中。

本文将介绍钙钛矿器件的结构。

一、钙钛矿太阳能电池结构钙钛矿太阳能电池是一种新型的高效能源转换器件。

其结构一般由透明导电玻璃基底、导电氧化物电极、钙钛矿吸收层、电子传输层和金属电极组成。

1. 透明导电玻璃基底：作为太阳能电池的底部支撑材料，具有高透明度和导电性，能够增强钙钛矿吸收层对光的吸收，并将光能转化为电能。

2. 导电氧化物电极：常用的导电氧化物有氧化锡（SnO2）等。

它具有良好的导电性和光透过性，能够提供电子传输通道，并且能够提高钙钛矿吸收层的稳定性。

3. 钙钛矿吸收层：钙钛矿吸收层是太阳能电池的关键部分，具有良好的光吸收性能和电子传输性能。

它通常由有机无机杂化钙钛矿材料制备而成，如CH3NH3PbI3等。

光照射到钙钛矿吸收层上时，光子被吸收后会激发出电子-空穴对，并通过电子传输层和导电氧化物电极流向外部电路。

4. 电子传输层：电子传输层常用的材料有二氧化钛（TiO2）等。

它具有良好的电子传输性能，能够有效地将钙钛矿吸收层中的电子输送到导电氧化物电极上。

5. 金属电极：金属电极通常由铝（Al）或银（Ag）等材料制成，用于收集电子并将其引出器件。

金属电极具有良好的导电性和稳定性。

二、钙钛矿光电探测器结构钙钛矿光电探测器是一种高灵敏度的光电转换器件，广泛应用于光通信、光传感等领域。

其结构一般由基底、阳极、钙钛矿吸收层和电子传输层组成。

1. 基底：基底一般由硅（Si）等材料制成，用于支撑器件结构并提供机械强度。

2. 阳极：阳极常用的材料有铂（Pt）等。

阳极具有良好的导电性，能够有效地收集光生电荷并将其引出器件。

3. 钙钛矿吸收层：钙钛矿吸收层用于吸收入射光并产生电子-空穴对。

光子被吸收后，会激发出电子-空穴对，并通过电子传输层和阳极流向外部电路。

有机无机杂化钙钛矿材料的电子应用有机无机杂化钙钛矿材料是一种具有卓越光电性能的新型材料，近年来在电子领域引起了广泛关注。

它们融合了有机和无机组分的优点，具备了高效的光电转换效率和优异的稳定性，因此在太阳能电池、光电器件等领域有着巨大的应用潜力。

一、太阳能电池领域有机无机杂化钙钛矿材料在太阳能电池领域发挥重要作用。

传统的硅太阳能电池受到了成本高昂、重量大、制造过程复杂等问题的限制，而有机无机杂化钙钛矿太阳能电池则具备了制造成本低、重量轻、制备工艺简单等优势。

这些材料通过特殊的晶体结构和电子传输机制，能够有效地吸收和利用光能，从而将太阳能高效地转化为电能。

研究表明，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的转换效率已经达到了20%以上，且还具备较好的稳定性和长期可靠性。

二、光电器件领域除了在太阳能电池领域，有机无机杂化钙钛矿材料还在其他光电器件领域展示了广阔的应用前景。

例如，它们可以用于光电探测器的制备。

有机无机杂化钙钛矿材料的能带结构和电子传输性质使其具备了优异的光电探测性能，能够高效地吸收和转换光信号。

这种材料的光电探测器在低成本、高灵敏度和快速响应速度等方面具备优势，因此在光通信、光传感等领域有着广泛的应用前景。

三、发光器件领域有机无机杂化钙钛矿材料还可用于发光器件的制备。

这些材料的优点在于发光效率高且色纯度好。

通过调控材料的组分和结构，可以实现不同波长的发光，因此在显示器件、照明器件等领域具备了广泛的应用潜力。

此外，有机无机杂化钙钛矿材料还具备易于制备、成本低廉等特点，使其在替代传统发光材料方面有着巨大的优势。

综上所述，有机无机杂化钙钛矿材料在电子领域具备广泛的应用前景。

通过利用这些材料的独特性质和优势，可以实现高效能源转换、高灵敏探测和高亮度发光等应用。

因此，加大对于有机无机杂化钙钛矿材料的研究和开发，将有助于推动电子领域的创新和发展，为可持续发展做出更大的贡献。

题型8 突破高考卷题型讲座晶体结构的分析与计算1.(2023·湖北武汉二中诊断)(1)硒化铬的晶胞结构如图所示,晶胞参数为a nm和b nm,则硒化铬的密度为g·cm-3(列出表达式即可)。

(2)一种Ag2HgI4固体导电材料为四方晶系,其晶胞参数为a pm、a pm和2a pm,晶胞沿x、y、z的方向投影(如图所示),A、B、C表示三种不同原子的投影,设N A为阿伏加德罗常数的值,Ag2HgI4的摩尔质量为M g·mol-1,该晶体的密度为g·cm-3(用代数式表示)。

2.(2023·湖南师大附中诊断)(1)钴蓝晶体结构如图甲、图乙所示,该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成,其化学式为。

(2)金属硼氢化物可用作储氢材料。

图丙是一种金属硼氢化物氨合物的晶体结构示意图。

图中八面体的中心代表金属M原子,顶点代表氨分子;四面体的中心代表硼原子,顶点代表氢原子。

该晶体属立方晶系,晶胞棱边夹角均为90°,棱长为a pm,密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为N A。

该晶体的化学式为。

3.[2021·全国乙卷·35(4)]在金属材料中添加AlCr2颗粒,可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。

AlCr2具有体心四方结构,如图所示。

处于顶角位置的是原子。

设Cr和Al原子半径分别为r Cr和r Al,则金属原子空间占有率为%(列出计算表达式)。

4.(2021·湖北卷·10)某立方晶系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的电极材料,图a为该合金的晶胞结构图,图b表示晶胞的一部分。

下列说法正确的是( )。

A.该晶胞的体积为a3×10-36 cm3B.K和Sb原子数之比为3∶1C.与Sb最邻近的K原子数为4a pmD.K和Sb之间的最短距离为125.(2021·重庆卷·18节选)研究发现纳米CeO2可催化O2-分解。

钙钛矿结构钙钛矿结构是一种钙钛矿（ ti-i-b）为核心的新型二维纳米材料，该结构可以应用于高品质、低成本的半导体太阳能电池中。

其在室温下为非晶态的结构，在500~1000 ℃范围内为立方相（ ti-和ca-的层状结构），超过1000 ℃后则转变为单斜相（ ba-b-的板状结构），最终转变为四方相（ ti-和ca-的四面体结构）。

在这一过程中， ti-和ca-与b-形成具有催化活性的氢键，从而促进光电子发射。

由于钙钛矿中的ti-和ca-主要以晶格类型取向而非以晶格类型堆积，所以它们表现出一定的金属光泽，但同时却具有一定的半导体性质，故称为半导体。

由于ti-和ca-对于整个钙钛矿的影响更大，所以该材料可以显著提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

钙钛矿结构可以用来制备高质量、低成本的光电子器件，并且适合于大规模地制备钙钛矿太阳能电池。

本课题组通过自主设计、合成、优化纳米晶薄膜，通过对不同薄膜形貌的分析，研究了钙钛矿薄膜结构的调控和成膜机理，最终开发了基于钙钛矿结构的石墨烯基新型柔性透明电极。

与此同时，该研究组还深入探索了新型柔性石墨烯基电极中电解质的分解、凝胶以及形貌控制等多方面问题。

相关工作发表在《自然·纳米技术》杂志上。

课题组以srt文章的结果为依据，开发出用化学气相沉积法制备氧化物膜，并对其厚度和折射率进行控制。

这些氧化物膜的总厚度约为200纳米，折射率范围从10的负3次方到10的负7次方，电阻率可达0。

11欧姆。

使用x射线衍射仪（ xrd）可以观察到纳米晶薄膜具有独特的微结构和优异的光学性能。

将srt工艺和制备的钙钛矿薄膜的性能与基于碳材料的柔性石墨烯基电极进行比较，发现srt-dna复合膜具有比碳基电极更高的柔韧性和透光性，因此有望作为新一代柔性石墨烯基电极。

课题组利用金属有机框架结构材料和基于graphene的钙钛矿复合膜探讨了其热稳定性。

与常见的2d材料不同， graphene能够承受600 ℃以上的加热而不分解，而且这一稳定性随着结构尺寸的增大而逐渐增强，提示graphene 作为电极可以降低电解液的传导阻力，从而大幅提升电极的电化学性能。

钙钛矿材物121 尤梓沣 121944 钙钛矿（Perovskite）化学组成: CaO 41.24%，TiO2 58.76%。

概述：钙钛矿一般为立方体或八面体形状，具有光泽，浅色到棕色。

它们可用于提炼钛、铌和稀土元素，但必须是大量聚集时才有开采价值。

类质同象混入物有Na、Ce、Fe、 Nb。

常成副矿物见于碱性岩中；有时在蚀变的辉石岩中可以富集，主要与钛磁铁矿共生。

钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构,尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能,或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域,成为化学、物理和材料等领域的研究热点标准钙钛矿中A或B位被其它金属离子取代或部分取代后可合成各种复合氧化物,形成阴离子缺陷或不同价态的B位离子,是一类性能优异、用途广泛的新型功能材料。

钙钛矿是一种陶瓷氧化物，此类氧化物最早被发现者，是存在于钙钛矿石中的钛酸钙（CaTiO3）化合物，目前用的都是人为作出的，因此没有资源耗尽的问题，再加上这类材料制程简便，成本可以大幅下降，商用潜力无限。

钙钛矿型太阳能电池是继染料敏化之后的又一新型有机/无机薄膜太阳能电池。

钙钛矿材料晶格通常呈或八面体形状，分子通式为ABO3。

钙钛矿太阳电池采用有机无机混合结晶材料——有机金属三卤化物CH3NH3PbX3（X=Cl, Br, I）作为光吸收材料，该材料具有合适的能带结构，其禁带宽度为1.5eV，因与太阳光谱匹配而具有良好的光吸收性能，很薄的厚度能够吸收几乎全部的可见光用于光电转换。

其中代表性的CH3NH3PbIxCl3-x（x=1，2，3）是具有钙钛矿结构的自组装晶体，短链有机离子、铅离子以及卤素离子分别占据钙钛矿晶格的A、B、X位置，由此构成三维立体结构，拥有近乎完美的结晶度。

由于长链有序的PbCl3-或PbI3-八面体体系有利于电子的传输，该材料具有非常优异的电子输运特性，载流子扩散长度较传统有机半导体高出1-2个数量级，优异的材料性质为制备高效钙钛矿型薄膜太阳电池提供了基础。

信息科学DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.01.139关于新型无机半导体材料Cs2InBiCl6合成的研究宋金泽(华东理工大学材料科学与工程学院 上海 200237)摘 要:卤化物钙钛矿化合物，例如有机-无机杂化物半导体材料CH3NH3PbI3，是一种新兴的光电材料。

近些年来，这种材料因为其优异的光电性能吸引了很多的关注。

由于CH3NH3PbI3吸收系数很高，并且具有很高的载流子迁移率，因而它表现出了做为太阳能电池能量吸收层材料的潜力。

在近些年，科研工作人员已经研制出了基于CH3NH3PbI3的能量转换效率高达22.1%的太阳能电池。

除此之外，CH3NH3PbI3由于其可在溶液中处理的特性，使得基于CH3NH3PbI3的太阳能电池合成和组装过程非常简单，相比于传统多晶硅太阳能电池合成和组装工艺，能耗大大降低。

但是卤素钙钛矿中的铅元素毒性很大，这个缺点严重限制了卤素钙钛矿的大规模的商业化使用和生产，所以探索不含铅的卤素钙钛矿材料成为了近期非常火热的研究方向。

所以，在本论文中，研究人员尝试了溶液法、气相沉积法、固气双向反应法去探索合成该材料的可能性。

通过实验发现、尽管该材料根据理论计算在热力学上是可以稳定存在的，但是从氧化还原反应的角度，该材料是非常不稳定的。

研究人员从实验上证实了该材料会发生自身氧化还原反应，无法稳定存在。

文中第一次从氧化还原反应的角度去探索了该材料，为今后理论和实验研究双元卤素钙钛矿材料提供了更多借鉴：在考虑新材料热力学稳定性的同时还应当考虑新材料的氧化还原稳定性。

关键词:新型 半导体材料 合成 研究中图分类号: TQ131 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)01(a)-0139-03钙钛矿最初是在1893年由德国科学家Gu s t av Ro s e发现的。

他将其以俄罗斯地质学家Perovsk i的名字进行命名，后来逐渐被用于泛指具有钙钛矿结构类型的化合物。

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池综述有机无机杂化钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells, PSCs）是一种新型的太阳能电池，具有高效和低成本等优点，成为了近年来研究热点。

该电池以珍珠石钙钛矿（CH3NH3PbI3）为典型例子，通过将有机和无机材料结合在一起，实现了高效的电荷转移和收集。

本文将综述有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的基本原理、研究进展、存在的问题及未来发展方向。

1.基本原理有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的基本结构由五部分组成：透明导电玻璃（FTO）、紫外光敏化剂（TiO2）、钙钛矿敏化剂（CH3NH3PbI3）、有机材料（如聚3,4-乙烯二氧噻吩，PEDOT:PSS）和对电极（如金属氧化物）。

当太阳光照射到钙钛矿敏化剂上时，它会吸收光子，并将光能转化为电子-空穴对（exciton）并分离。

电子被输送到电极，而空穴被输送到接触材料。

最终，电子和空穴会重新结合，在此过程中释放出能量，从而产生电流。

2.研究进展尽管有机无机杂化钙钛矿太阳能电池是一种新型的太阳能电池，但研究已有数十年的历史。

最近几年，由于其高效、低成本和易制备等特性，研究和开发工作得到了迅猛发展。

目前，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经从不到10%提高至超过25%，并且仍有潜力进一步提高。

（1）材料选择：钙钛矿敏化剂的选择对电池的性能有着重要影响。

同时，导电玻璃、光敏剂及电极材料的优化也可以提高光电转换效率。

（2）器件结构：随着对器件结构的研究深入，齐次器件、mesoporous结构等不同形式的PSCs被逐渐发展。

此外，采用双结构或Tandem结构也可以提高电池的效率。

（3）稳定性：一直以来，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的稳定性一直是一个需要解决的问题。

最近的研究表明，稳定化处理和控制电池中的氧气和水分子可以显著提高PSCs 的稳定性。

3.存在问题然而，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池仍然存在一些问题，其中一个主要问题是稳定性问题。

第42卷第4期2021年4月发光学报CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCEVol.42No.4Apr.,2021文章编号：1000-7032(2021)04-0486-18全无机钙钛矿太阳能电池湿度稳定性和光热稳定性研究进展刘鲲鹏，刘德烨，刘凤敏*(吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林长春130012)摘要：近年来，钙钛矿太阳能电池因高效率、低成本等特点获得了持续的关注，但是有机成分在稳定性方面始终存在一些问题。

相比于有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池，全无机钙钛矿材料可以很大程度上避免外界环境的影响，对氧环境要求低,对于湿度环境的容许度也比较大；由于自身结构，在光热稳定性方面，也要优于有机-无机杂化钙钛矿。

因此，发展全无机钙钛矿太阳能电池是有效提高钙钛矿太阳能电池稳定性的方向之一。

本文从稳定性方面入手，系统地介绍了全无机钙钛矿太阳能电池的最新研究进展。

结合全无机钙钛矿太阳能电池稳定性的影响因素，总结了当前全无机钙钛矿电池稳定性问题的主要解决方案,最后对解决全无机钙钛矿材料的稳定性进行了展望。

关键词：全无机钙钛矿；太阳能电池；稳定性中图分类号：TM914.4；TH691.9文献标识码：A DOI：10.37188/CJL.20200343Research Progress in Humidity Stability andLight-thermal Stability of All-inorganic Perovskite Solar CellsLIU Kun-peng,LIU De-ye,LIU Feng-min*(State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics,College of Electronic Science and Engineering,Jilin University,Changchun130012,China)*Corresponding Author,E-mail:liufm@Abstract：In recent years,perovskite solar cells have received continuous attention due to their high efficiency and low cost,but there are problems in the stability of organic pared with organic-inorganic hybrid perovskite solar cells,all-inorganic perovskite materials can avoid the influence of the external environment,with low requirements for oxygen environment and relatively high tolerance for humidity environment.Due to its own structure,it is also superior to organic-inor­ganic hybrid perovskite in terms of photothermal stability.Therefore,the development of perovskite solar cells is one of the directions to effectively improve the stability of perovskite solar cells.In this paper,the latest progress in the study of all-inorganic perovskite solar cells is systematically intro­duced from the aspect of bined with the influencing factors of the stability of all-inor­ganic perovskite solar cells,the main solutions to the current stability problems of all-inorganic per­ovskite solar cells are summarized,and the prospects for the stability of all-inorganic perovskite solar cells are given.Key words:all-inorganic perovskite；solar cells；stability收稿日期：2020-11-10；修订日期：2021-01-13基金项目：吉林省省校共建项目(SXGJXX2017-3)资助Special Project of the Province-U niversity Co-constructing Program of Jilin Province(SXGJXX2017-3)第4期刘鲲鹏，等：全无机钙钛矿太阳能电池湿度稳定性和光热稳定性研究进展4871引言近年来,钙钛矿材料由于具有光吸收系数高、载流子迁移率大、发光波长可调等优点，被认为是最有应用前景的光电材料之一,通常是abx3结构［1-3］0基于钙钛矿材料的太阳能电池是一种新型高效的光电器件,与传统的第一代硅基太阳能电池和第二代砷化掾太阳能电池相比,钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本、柔性、易制备等优点［4-"］o2009年，日本Kojima等［12］将MAPbI3和MAPbBr3应用于染料敏化太阳能电池，其光电转化效率为3.8%,打开了钙钛矿太阳能电池研究的大门。

一、选择题1．(0分)[ID：139826]美国科学家用有机分子和球形笼状分子C60，首次制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。

下列说法正确的是A．我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动B．“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段C．“纳米车”是一种分子晶体D．C60熔点比金刚石熔点高2．(0分)[ID：139813]H2S的分子结构与H2O类似，对其作出如下推测，其中正确的是A．H2S晶体是原子晶体B．常温常压下H2S是液体C．H2S分子内部原子之间以共价键结合D．H2O分子比H2S分子稳定是因为H2O分子之间存在氢键3．(0分)[ID：139811]C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯，如图所示，在C60分子中每个碳原子均与周围相邻的其他3个碳原子相连，60个碳原子组成若干个正六边形和正五边形，碳均为＋4价。

则下列有关说法中不正确的是A．C60的熔点比石墨的熔点低B．C60分子中碳原子的杂化方式与甲烷中碳原子的不同C．C60分子中含有80个σ键、30个π键D．影响足球烯的熔沸点的是分子间作用力4．(0分)[ID：139803]短周期元素X、Y、Z、W的原子序数之和为32。

X的最高正价和最低负价代数和等于0；其阴离子和He原子具有相同的核外电子排布；Z是地壳中含量最高的元素；W的气态氢化物和其最高价含氧酸都是强酸。

下列说法错误的是A．电负性：Z＞W＞Y＞ XB．X和Y形成的分子一定为正四面体结构C．晶体YZ2的配位数为12D．有机物Y3X6W2有4种结构(不考虑立体异构)5．(0分)[ID：139802]下列说法正确的是A ．Na 2O 与Na 2O 2所含的化学键类型完全相同B ．离子晶体中一定存在共价键C ．分子晶体中共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点越高D ．石墨晶体中有共价键、范德华力、金属键等几种电性作用6．(0分)[ID ：139897]图a 、b 、c 分别为氯化钠在不同状态下的导电实验的微观示意图(X Y 、均表示石墨电极，且与直流电源连接方式相同，表示水分子).下列说法正确的是A ．Y 电极与电源负极相连B ．能导电的装置中，Y 电极产物相同C ．NaCl 是电解质，三种状态下都能导电D ．图b 说明通电后发生了：NaCl Na Cl +-=+7．(0分)[ID ：139879]下列排序正确的是A ．熔点：碳化硅>硅>锗B ．分解温度：333MgCO CaCO BaCO >>C ．酸性：234HClO HClO HClO >>D ．键角：2223C H H O NH >>8．(0分)[ID ：139874]利用Cl －取代 [Co(NH 3)5H 2O]3+离子中的H 2O 的方法制备配合物X ：[Co(NH 3)5Cl]Cl 2。

一、选择题1．(0分)[ID：139825]如图所示的盐可用于处理黑磷纳米材料，从而保护和控制其性质。

下列说法错误的是A．盐中碳原子的轨道杂化类型为sp3、sp2BF离子中含有配位键，配体为-FB．-4C．第一电离能：C<O<N14ND．1mol该盐的阳离子含有σ键的数目为A2．(0分)[ID：139815]有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是（）A．在NaCl 晶体中，距Na 最近的Cl 形成正八面体CaF晶体中，每个晶胞平均占有4 个Ca2+B．在2C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1：2D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE3．(0分)[ID：139898]实验测得Al与氯元素形成化合物的实际组成为Al2Cl6，其球棍模型如图所示。

已知Al2Cl6在加热时易升华，与过量的NaOH溶液反应可生成Na[Al(OH)4]。

下列说法不正确的是A．AlCl3属于分子晶体B．Al2Cl6中 Al原子为sp3杂化C．Na[Al(OH)4]中存在的化学键只有极性共价键和配位键D．Na[Al(OH)4]属于配合物4．(0分)[ID：139893]X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，可“组合”成一种具有高效催化性能的超分子，其结构如图(注：实线代表共价键，其他Y原子之间的重复单元中的W 、X 未展开标注)，W 、X 、Z 分别位于不同周期，Z 是同周期中金属性最强的元素。

下列说法不正确的是A ．Y 位于第二周期第VIA 族B ．XY 2形成的晶体中一个微粒周围紧邻的微粒数为12个C ．X 单质存在能导电的混合型晶体D ．Y 与Z 可组成阴阳离子数之比为1：1的离子晶体 5．(0分)[ID ：139883]某酒精检验器的工作原理为2K 2Cr 2O 7+3C 2H 5OH+8H 2SO 4=3CH 3COOH+2Cr 2(SO 4)3+2K 2SO 4+11H 2O 。

下列说法正确的是 A ．Cr 元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d 44S 2 B ．固态C 2H 5OH 是分子晶体 C ．H 2O 的电子式为D ．K +的结构示意图为6．(0分)[ID ：139878]将少量硫酸铜溶液滴入氨基乙酸钠溶液(22H N CH COONa --)中即可得到结构如图所示的产物。

南京理工大学学报JouanaeooNanuongUnoeeasotyooScoenceand Technoeogy Vol.44No.6 Dec.2020第44卷第6期2020年12月二维钙钛矿热稳定性研究杨波,严小亮，胡书，张洋，盛传祥，李衡(南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京210094)摘要：为了克服钙钛矿太阳能电池长期稳定性的问题，该文研究了._3和._1的(C6H5(CH2)2NH3)2(CH3NH3)”_1Pb”E”+1二维钙钛矿薄膜分别在玻璃衬底和氧化锢锡(ITO)衬底上的热稳定性。

实验结果表明，钙钛矿薄膜和衬底之间的电荷转移是导致其在ITO衬底上更易热分解的物理原因。

根据实验结论,从器件设计及制造工艺等方面给出了提升钙钛矿太阳能电池器件热稳定性的建议&关键词：二维钙钛矿；热稳定性；太阳能电池;玻璃;氧化锢锡中图分类号:0482.31文章编号：1005-9830(2020)06-0739-06D0I：10.14177/ki.32-1397n.2020.44.06.014Thermal stability of two-dimensional perovsCite Yang Bo，Yan Xiaoliang，Hu Shu，Zhang Yang，Sheng Chuanxiang，Li Heng (SchooeooEeectaonocand OptocaeEngoneeaong，NanuongUnoeeasotyooScoenceand Technoeogy，Nanuong210094，Chona)Abstract:In order to overcome the long-teei stdiXty problem of perovskite solar cells，the theeiat shbiUty X studied respectivele for(C6H5(CH?)2NH3)2(CH3NH3)”一1Pb”E”+1two-dimensional peaoeskoteooemswoth”_3and”_1on gea s substaateand ondoum ton oiode(ITO)substaate.The aesuetsshowthatthechaagetaansoeabetween thepeaoeskoteooem and thesubstaateostheaeason that thepeaoeskoteooem osmoaeeasoeytheama e y decomposed on theITO substaate.Accoadongtothe eipeaomentaeaesuets，aeeeeantsuggestoonsooaompaoeongthetheamaestaboeotyoopeaoeskotesoeaace e deeocesaaeputooawaad oaom theaspectsoodeeocedesogn and manuoactuaongpaoce s.Kry words：twodomensoonaepeaoeskote；theamaestaboeoty；soeaace s；gea s；ondoum ton oiode收稿日期：2020-04-29修回日期：2020-06-15基金项目：国家自然科学基金(61874056；61574078)作者简介:杨波(1995-)，男，硕士，主要研究方向：钙钛矿太阳能电池的制备，E-mdl：****************叫通讯作者:李衡"1975-)，女，博士，讲师，主要研究方向：多晶和非晶材料的生长和光学性质，E-mdl：hengU@&引文格式:杨波,严小亮，胡书，等•二维钙钛矿热稳定性研究[J].南京理工大学学报，2020,44(6)：739-744.投稿网址：740南京理工大学学报第44卷第6期近年来，有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿太阳能电池的发展极为迅速，其光电转换效率(Photoelec t wc conversion efficiency,PCE)从最初的3.8%迅速地提高到25.2%[1-5]o以钙钛矿材料作为工作层的太阳能电池与其它太阳能电池相比具有制造工艺简单和光电转换效率高等优势&尽管科研人员在器件制备技术上已经取得了极大的进展,但钙钛矿材料的长期不稳定性仍是其进行大规模应用的最大障碍之一血11(&-无化具特性的有机分子和无机基团自组装构成&材料中的无机组分以共价键或离子键的方式构成框架,用大的分取的分，无在某一方向中断连接，形成无机和有机组分交替堆叠的结构&在这个过程中会形成多量子阱结构，这些量子阱使得二维钙钛矿的电子结合能大于三维钙钛矿[12]，因而二维钙钛矿材料在空气中的稳定性要优于三维钙钛矿[1g]&同时基于二维钙钛矿的光电池能量转换效率也已经接近20%,使得二维钙钛矿成为最近的研究热点[14]&最近研究发现三维钙钛矿材料与导电衬底之间的电荷转移可能降低其热稳定性，促进材料的分解[15]&因此,更深入地研究二维钙钛矿材料热稳定性对于提升钙钛矿的稳定性以及推动钙钛矿太阳能电池在人们生活中的应用具有重大意义&本文分别以玻璃和氧化钢锡(Indium Tn oXde,ITO)为衬底制备了(PEA)2(CH g NH g)”-[Pb”I g”+1]”=1和3的薄膜，PEA=C6H5 (CH2)2NH g&分别系统地研究了2种衬底上的PEA2MA2Pb g I10(PMPI C)薄膜和PEA2PbI4(PEPI)薄膜在不同温度下的热稳定性,MA=CH g NH g&1在实验中,将玻璃衬底和IT0衬底"15$sq)先放入去离子水中超声15min,然后再放入无水酒精中继续超声15min,最后用高纯度氮气将清洗好的衬底吹干并进行紫外臭氧处理30min,增强衬底表面浸润性&玻璃衬底和IT0衬底的尺寸均是1.5cm*1.5cm&将摩尔比为2：2：3的PEAI (124.5mg))MAI(79.5mg)和Pbl2(345.75mg)溶于875mL的DMF溶剂中并在45V加热台上搅拌5h得到准二维钙钛矿PMPI g前驱体溶液[16]&将400mg的PEPI溶于635mL的DMF溶剂中并在45V加热台上搅拌5h得到二维钙钛矿PEPI 前驱体溶液&PbI和MAI购自西安宝莱特公司, DMF购自Alfa Aesar公司。