3.2钙钛矿材料的表征方法 11

3.2.1扫描电子显微镜SEM 11

3.2.2X射线衍射XRD 11

3.2.3光致发光谱PL 12

第四章CH3NH3PbBr3-xIx的制备及表征 13

4.1 CH3NH3PbBr3-xIx的制备 13

4.2 CH3NH3PbBr3-xIx的表征 13

4.2.1 SEM测试 13

4.2.2 XRD测试 14

4.2.3 PL测试 15

结语 16

致谢 17

参考文献 18

第一章绪论

1.1引言

能源对于人类具有特别重要的作用，人类的生存和社会的发展都离不开能源。随着现代社会工业化的快速发展，煤、石油、天然气等传统化石能源被大量开发使用，能源危机不断加剧，环境污染问题越来越严重，发展可再生能源已经迫在眉睫。其中太阳能以其资源丰富、分布广泛、清洁安全的特点成为最具发展潜力的可再生能源。近年来，随着太阳能电池的研究不断深入，光伏产业得以迅猛发展。晶体硅太阳能电池以成熟的制备工艺和不俗的转换效率，占据了最大的太阳能电池市场[1]，但其生产过程复杂，能源损耗大，生产成本高。因此，对具有低成本、高效率特点的新型太阳能电池的研究和发展显得十分必要。

近几年，钙钛矿薄膜太阳能电池从众多的新型太阳能电池里脱颖而出，获得了众多科研工作者的关注，这种太阳能电池采用有机卤化物钙钛矿材料制造，具有光吸收系数高、双极性载流子输运能力强等优点，其光电转换效率能与晶体硅太阳能电池相匹敌，是现在光伏技术领域具有很强竞争力的电池类型。

1.2钙钛矿太阳能电池研究进展

1.2.1国外研究进展

1.2.2国内研究进展

1.3钙钛矿太阳能电池面临的挑战

钙钛矿太阳能电池研究的目标是：提高光电转换效率，降低制造成本，实现工业化生产，从而引发能源结构改革。由于发展时间较短，钙钛矿太阳能电池在很多方面的研究都不够充分，还有很多需要挑战的难题。

（1）工作机制研究。钙钛矿太阳能电池具有很大的吸光系数，其吸光能力是传统染料敏化太阳能电池的10倍以上，但其微观机理至今没有定论。了解光生载流子的产生机理对提高电池转换效率有及其重要的作用，但现在有两种理论相持不下——激发电子-空穴对(自由电荷)机理和激发激子机理，急需进一步的研究。

（2）吸光材料的选择。目前的钙钛矿太阳能电池中，使用最多的吸光材料是CH3NH3PbI3，因为这种材料的电子传输能力好，表面态和中间缺陷少，能够使器件获得较大的开路电压和转换效率。后来，Sanchez研究组[17]发现，在CH3NH3PbI3中掺杂少量Cl可以有效提高电子迁移率，他们用CH3NH3PbI3-xClx作为吸光材料制备的钙钛矿太阳能电池比用CH3NH3PbI3的电池效率更高，这为吸光材料的改进打开了一扇大门。又因铅有毒且环境危害大，寻找铅的替代金属元素也是一个研究方向。Snaith课题组[18]利用锡代替CHNHPbI中的有毒元素铅，获得新的钙钛矿吸光材料CH3NH3SnI3，其太阳能电池获得了6%的光电转换效率和0.88V的开路电压。但是锡二价氧化态存在不稳定性，且锡材料的转换效率暂时无法达到铅材料的高度，还需要进行大量的相关研究工作。