报道称一种用溶液过程制备的太阳能电池克服了有机吸收层和无序金属氧化物的基础能 量损失。这种电池沿用了 ETA 的方法，并且使用了钙钛矿作为吸收层、介孔 TiO2 作为 n 型 电子导体，同时把 Spiro-OMeTAD 作为 p 型空穴导体。这些器件能够达到接近 8%的能量转 化效率。值得注意的是，如果将介孔 n 型 TiO2 用绝缘 Al2O3 代替的话，能够提升能量转化效 率。Al2O3 是一个有着很宽带宽（7-9eV）的物质，并且在电池中单纯起到钙钛矿涂覆下的支 架的作用。我们观察到,在钙钛矿中，电子的传输速度要比在 n 型导体中快得多。此外，Voc 有几百微伏的提升（将介孔 TiO2 替换为绝缘 Al2O3），在模拟 AM1。5 的完全光照下有 10。9% 的转换效率[18]。

1。5。2 带隙调整

用于太阳光吸收的材料选择范围是十分广阔的，但所有优秀的候选者都有一个共同点： 在光谱的可见光到近红外区域有广而强的吸收能力。我们相信，带隙在 1。1eV 以下的半导体

第 8  页 本科毕业设计说明书 适合作为太阳光吸收的材料。这个带隙决定了电场的强度（电压），而当它较低时，电池会收 集额外的电流（通过吸收更多光子），但这是建立在电压较低的代价上的。对用单种材料制备

的太阳能电池而言，要平衡这两种影响，最优的带隙是在 1。4eV 左右。根据对于钙钛矿材料 的研究来看，科学家发现钙钛矿的材料的带隙会在如下情况下减少：①MO(X)6 网络的维度增 加；②M-O(X)-M 键角度的增加（≤180°）；③阴离子的电负性减少；④在金属（M）离子 和阴离子之间有效电负性的差值减少[23]。虽然最后两个参数直接由元素原子（分子）的性质 决定，前两个参数仍然由外部因素决定，比如说温度或者压强。由于实验环境的限制以及为 了更有效的降低生产过程中的成本，我们通常只讨论在室温和大气压强条件下的带隙调整策 略。

和氧化物钙钛矿相似，卤化物钙钛矿能够通过改变这三个阳离子和阴离子的不同成分组 合来达到调整带隙的目的。众所周知，研究卤化物钙钛矿的电子性质的首要准则就是要研究 M-X 键的性质：价带的最大值是由在 M-X 键中 M-ms（Pb：m=6）的反键杂化状态和 X-np

（n=3-5）的轨道决定的。而导带的最小值是由 M-mp（Pb=6）和 X-np（n=3-5）轨道的非结 合杂化状态决定的[23]。

1。6 太阳能电池特征参数及其性能表征

1。6。1 显微表征技术

作为最直观能够表征材料微观形貌的手段，显微表征技术核心就是用各种显微镜来进行 材料结构的分析。其中，在纳米材料领域最常使用的显微镜包括扫描电子显微镜（SEM）、透 射电子显微镜（TEM）。因电子显微镜的分辨率更高，所以能够观测到光学显微镜看不到的立 体表面形态图像、结晶现象。

扫描电子显微镜（SEM）：通过用一束电子束去扫描样品时产生的相互作用，包括二级 电子、背散射电子、特征 X 射线和连续谱 X 射线，来对样品表面形貌进行分析。二次电子是 扫描显微镜主要利用的效应，它能够生成样品表面的形貌像，这个形貌像是按时序建立起来 的。

EDS：进行元素成分分析。

X 射线衍射分析（XRD）：X 射线在晶体中会产生衍射现象，通过对于衍射图像的分析和 一定计算，能够得知材料的晶体结构、晶格参数和不同结构相等等信息。

1。6。2 稳定性与寿命曲线

钙钛矿太阳能电池的稳定性一直是研究的重点，根据文献的报道[37]，铵盐在潮湿的空气 中容易分解，因此稳定性试验一般以观测在固定的环境条件下钙钛矿电池效率的变化为主。