基于同步辐射原位表征的钙钛矿材料的生长机理研究

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• 论文作者：胡芹 ; 赵丽辰 ; 苏睿 ; 刘烽 ; Thomas P.Russell ; 朱瑞 ; 龚旗煌
• 年：2017
• 作者机构：北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室;劳伦斯伯克利国家实验室;上海交通大学物理与天文学院;
• 论文关键词：原位表征 ; 掠入射X射线衍射 ; 钙钛矿材料 ; 结晶生长 ; 形貌演变
• 会议召开时间：2017-05-27
• 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
• 语种：中文
• 分类号：TM914.4
• 学会代码：ZKYQ
• 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
• 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
• 页数：1
• 文件大小：724k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

作为第三代太阳能电池的后起之秀,有机无机杂化铅卤钙钛矿太阳能电池,在短短七年内,光电转换效率从3.8%迅速增长到22.1%~([1])。尽管钙钛矿电池在器件效率上取得了重大进步,但人们对于钙钛矿材料本身的生长机理以及薄膜形貌的形成机制还研究较少,而这方面的系统研究对薄膜质量以及器件光电性能的进一步提升具有重大意义。本研究主要利用基于同步辐射的掠入射X射线衍射(GIXD)~([2])等先进表征技术对钙钛矿薄膜从前驱液到多晶薄膜的连续过程进行原位探测,研究钙钛矿的结晶动力学和薄膜生长机理。我们结合原位GIXD和原位傅立叶红外光谱(FTIR)对钙钛矿材料的晶体结构和化学组分进行了深入探讨。在结构变化上,提出了"纳米中间体组装模型",确定了钙钛矿多晶薄膜的转化过程。利用原位加热的复合光学显微镜观察钙钛矿薄膜的形成过程,同时结合原子力显微镜和扫描电子显微镜表征,提出"结晶—耗尽"模型,阐述钙钛矿薄膜周期性环带形貌的形成机理。本研究全面系统地研究了钙钛矿从分子层面的结晶生长到介观尺度上的薄膜形貌演变过程。

引文

[1]http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg.
    [2]Liu,F.et al.Adv.Mater.2015,27,886.
    [3]Q.Hu,L.Zhao,F.Liu,T.P.Russell,R.Zhu,*and Q.Gong,et al.,Nat.Commun.,accepted.