2。3 前驱溶液配制 12

2。4 混合卤素钙钛矿太阳能电池的制备 13

2。5 混合卤素钙钛矿太阳能电池的性能表征 16

3 结果讨论与分析 18

3。1 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池 18

3。2 无机钙钛矿电池 29

结 论 35

致 谢 37

参考文献 38

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1 引言

在一众新型能源中，太阳能对环境破坏最小、资源最为丰富，足以维持经济的持续发展。 在过去的 40 年中，传统的晶体硅太阳能电池在提高效率和减少制备成本这两方面取得了很大 进展。因而在世界上的一些地区，用太阳光生产电力的成本和石油相比，已经相差无几。

与此同时，有很多新型太阳能生产技术能够降低生产能耗：从第二代太阳能电池到第三 代太阳能电池；从真空沉积的、以半导体为基体的薄膜电池（举例来说，CdTe 或者 CIGS）[1][2]， 到溶液法处理的,基于有机半导体、杂化复合材料或者无机半导体的太阳能电池[3]-[8]。太阳能 的发展出现了天翻地覆的变化[9]。而第三代太阳能电池，所谓的“新兴科技”，在过去十年中 吸引了越来越多的研究者的注意，从而实现了在效率、再现性和稳定性上的巨大进步。

在 2012 年底，世界上光伏电池的发电量已经达到了 100GWp。其中，85%的电池是由晶 体硅制成的，其他的则是多晶体的薄膜电池。薄膜电池通常是由碲化镉/硫化镉制成，因为其 能量偿还时间较短，薄膜电池制作的成本较低。但是，它们同样有缺点，而这个缺点在工业 化生产电力达到兆兆瓦的层面上变得尤其明显：他们中间的大多数含有稀有元素（如和金一 样宝贵的镉、铟和镓），使其大规划生产遇到了阻碍。但这个缺点并没有妨碍薄膜电池的第一 代产品已经在小范围市场内试水，被小规模使用在大楼里消耗电力较多的电子设备中。然而， 为了在更广泛的市场中有竞争力，也为了让太阳能电池成为实用层面上的发电器，这些新型 科技还需要进一步提升效率。

一种从溶液处理法中衍生出来的半导体，最近正成为太阳能电池的有力竞争者[10]。基于 钙钛矿吸收层的太阳能电池正在打破以前研究的桎梏，从根本上将低耗能和高效率结合起来。 从这个角度来看，钙钛矿太阳能电池的兴起是需要进一步充分讨论的，同时需要强调其制备 的关键步骤，从而在其中开启一条通向新兴科技的道路。

1。1 钙钛矿效应及其基本性质

这个矿石于 1839 年被发现于俄国，化学结构式为 CaTiO3。随后，“钙钛矿”这个名字被 用于形容任何具有和 CaTiO3 相同结构的材料。而这个结构被称为钙钛矿结构，如图 1。1 所示 [9]。钙钛矿式的材料在大自然中广为分布，例如在地壳中 MgSiO3 的含量最为丰富。