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钙钛矿太阳能电池作为一种新型的有机无机杂化太阳能电池,两年间其效率由5%提高到了19%。当今,钙钛矿太阳能电池的研究主要集中在钙钛矿薄膜的制备上,研究人员希望通过提高钙钛矿层的质量来提高器件的性能。本课题主要研究光电钙钛矿CH3NH3Pb I3材料的制备工艺,并对其进行表征研究;在材料制备的基础上研究钙钛矿材料在光电器件中的应用特性。主要内容如下:实验中使用氢碘酸和甲胺合成CH3NH3I,再用乙醚清洗CH3NH3I 2-3遍,然后将CH3NH3I和Pb I2混合溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,得到钙钛矿CH3NH3Pb I3的DMF溶液;将溶液在100℃下烘干得到CH3NH3Pb I3晶体。制备的钙钛矿是一种具有规则多面体形貌的黑色晶体,晶粒尺寸约500 nm。XRD图谱显示CH3NH3Pb I3具有五个特征峰,分别对应着(110)、(220)、(310)、(322)和(224)五个晶面。为了得到高质量钙钛矿薄膜,实验中取310 mg钙钛矿和20 mg PAN溶解在1 m L的DMF中,将共混溶液以4000 rpm的转速旋涂在致密Ti O2薄膜上,在100℃下烘烤10 min,得到表面覆盖率达95%以上的平整的PAN/钙钛矿共混薄膜。将PAN/钙钛矿薄膜应用于光电器件中,获得了光电转化效率达7.51%的器件,器件的短路电流为15.58 m A/cm2,开路电压达0.87 V;同时使用Pb Cl2辅助再结晶的方法制备了光电转化效率达11.40%,短路电流、开路电压和填充因子分别为16.12 m A/cm2、0.87 V和0.81的高效太阳能电池。通过研究分析,推测造成钙钛矿太阳能电池异常磁滞现象的原因来自于器件内部缺陷、钙钛矿的铁电性质和过饱和的I-和CH3NH3+的富集。此外,将钙钛矿运用于光探测器件中,得到了探测率达1011 Jones,最小瞬态响应时间为3μs的器件。