随后，Snaith 教授及其课题组的新型固态钙钛矿太阳能电池被 Science 杂志列为 2013 年 度的世界十大科技进展之一[21]。根据 Park 的预言，全固态钙钛矿太阳能电池的转换效率到 2014 年底将会超过 20%，而截止至 2016 年，最新的电池效率已经超过了 20%，达到了 22。1%[22]。

快速的发展引燃了无数的研究热情，同时带动了在所有光伏产业相关的领域里持续而快 速的进步，也引发了关于效率背后的原理和进一步提高的潜能的讨论。在材料科学和器件工 程两个领域出众的协同进步保证了在这个领域进一步的突破。目前，全世界的科学家们都在 着手改良电池的性能，通过改变其化学性质进一步提高它的电子输出率；提高加工过程的方 法和稳定性；并解决为什么目前太阳能电池的性能并不如期待中的那么好这个问题。

1。3 钙钛矿太阳能电池性能的主要影响因素

1。3。1 A 阳离子的影响

我们假设在这个系统中，A 离子并没有在带的结构中扮演非常重要的角色，但是在晶格

间起到了电荷补偿的作用。然而，由于其尺寸的不同，它可以重构 MX6  八面体网络，从而

达到影响光学性能的效果。较大和较小的 A 离子都能够造成晶格的扩大或者缩小，从而导致

M-X 键长的改变，而键长被证实对于带隙起到决定性作用。 对于一个特定的金属和卤化物来说，比如 APbI3，A 离子能选择的尺寸范围就相对较小了，

因为根据上文中所提到的“容忍因子”t[13,23]，A 离子的半径必须适合 t 所决定的角共享金属 卤化物八面体的结构大小。当 t=1 时，为了保持立方体的对称性，离子半径（RA+）不能大于 2。6Å。如果阳离子太大的话，3D 形态的钙钛矿结构就不完美了，会形成低维钙钛矿。在之前 的研究中，铵基钙钛矿能够形成一个更宽的带隙。到目前为止，已经证明了较小的一价阳离 子，比如 K+，Rb+，Cs+，甲基胺（MA+），或者甲酰胺（FA+）在 PbI6 的网络中能够形成三维 框架结构。在这个范围内进行比较，那么有效离子半径会按照一个趋势排列：RCs+＜RMA+＜ RFA+。我们同时发现，CsPbI3 比 MAPbI3 的吸收波长长，而 FAPbI3 比 MAPbI3 的吸收波长短。 由此可见，随着 A 离子的半径增长，晶格会因此而扩大，带隙减小，造成吸收起始点的红移。 我们也要注意到，当金属换成了更小的 Sn2+，带隙变化的趋势完全改变了[23]。

1。3。2 M 金属阳离子的影响

有很多关于 Pb2+和 Sn2+卤化物 3D 钙钛矿的报道，但是很少有关于 AGeX3 家族的 3D 钙

第 6  页 本科毕业设计说明书 钛矿的报道。这很可能是由于在周期表上同族元素原子序数的增加，Ge 氧化态不稳定造成的。 就像上面所提到的，对于每种不同的金属来说，X-M-X 的键角是对调整带隙影响最大的因素。

用 AMI3 举个例子，MI6 八面体和 Ge 的桥接键角是 166。27°，和 Sn 的是 159。61°，和 Pb 的 是 155。19°。同时，随着金属离子的的原子序数逐渐增大，我们观察到了在 M-I 键价电 荷的减少，意味着这两个原子之间电负性差值的减少。因此在这组钙钛矿中，带隙趋势遵循 AGeI3＜ASnI＜APbI3。在接受了这个结果之后，就可以将 Pb 钙钛矿和 Sn 钙钛矿结合起来制 造吸收近红外光的太阳能电池。同时需要注意的是，虽然 Sn 的 IPCE 达到了 1060nm，比 Pb 高，但是由于稳定性不佳，其实用性大打折扣[23]。

1。3。3 X 卤离子的影响