【摘 要】
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尽管取得了惊人的成就,但是因为钙钛矿材料含有有毒铅元素,并且稳定性较差,它的商业化面临着巨大的挑战。为了改进这些缺陷,探索新的光吸收材料具有重要意义。本文以BiI3光电极为研究对象,通过改变薄膜制备方式、电子传输层成分,或是对碘化铋薄膜进行掺杂改性,提高了BiI3光电极的光电性能,研究了BiI3光电材料微结构对于BiI3薄膜光电性能的影响。（1）使用了旋涂的方法制备得到了TiO2层和WO3层作为电
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尽管取得了惊人的成就,但是因为钙钛矿材料含有有毒铅元素,并且稳定性较差,它的商业化面临着巨大的挑战。为了改进这些缺陷,探索新的光吸收材料具有重要意义。本文以BiI3光电极为研究对象,通过改变薄膜制备方式、电子传输层成分,或是对碘化铋薄膜进行掺杂改性,提高了BiI3光电极的光电性能,研究了BiI3光电材料微结构对于BiI3薄膜光电性能的影响。（1）使用了旋涂的方法制备得到了TiO2层和WO3层作为电子传输层,之后在两种基底上都使用了两种不同的制备方法制备了BiI3层作为光吸收层,并在BiI3层的表面使用旋涂的方式制备了PEDOT:PSS作为空穴传输层。分析了BiI3的制备方法对材料形貌、结构和性能的影响同时也探究了不同电子传输层对光电极性能的影响。结果表明,制备得到的Ti O2薄膜比WO3薄膜更致密,同时也能够更好地隔绝光吸收层和FTO层的接触,避免载流子和空穴在光吸收层发生复合。UV-vis的测试显示,蒸镀得到的BiI3层有着更强的吸光能力。光电性能测试中,使用旋涂制备的Ti O2作为电子传输层,蒸镀BiI3作为光吸收层的光电极在施加0.79 V vs.RHE偏压之后光电流密度达到0.024 m A·cm-2,是性能最高的一组样品。（2）采用蒸镀法制备了BiI3层作为光吸收层,而后对蒸镀的BiI3薄膜进行掺杂卤素改性,控制蒸发电流和时间,得到表面均匀、颜色均一的BiI3薄膜。随着掺杂卤素比例的增加,薄膜的形貌逐渐趋于片状结构。用UV-vis光谱估计了其带隙,发现卤素掺杂后,带隙从1.75 e V增加到2.07 e V。使用能带谱协助计算后发现,掺杂之后膜的导带位置向上移动,可以与Ti O2能带相匹配,能拥有较好的电子传递能力。而掺杂后的片状结构,增加了光吸收层和空穴传输层之间的接触面积,提高了器件的光电性能。相比较未掺杂的BiI3薄膜,掺杂Cl和Br的薄膜光电性能提高,在施加0.79 V vs.RHE偏压之后最高光电流分别达到0.043 m A·cm-2和0.047 m A·cm-2。（3）使用了甲基碘化铵（MAI）对蒸镀的BiI3薄膜进行两步法旋涂负载,探究MAI的插层对光电性能的影响。采用了不同浓度的MAI的旋涂前驱液制备了复合光电极。当前驱液浓度达到6mg·m L-1时,得到的薄膜致密、结晶度较高。经过光电测试,发现旋涂过MAI的薄膜整体的光电流比未旋涂的更高,在施加0.79 V vs.RHE偏压之后,旋涂前驱液浓度为6 mg·m L-1时光电性能最高,达到了0.36 m A·cm-2,可以认为得到的复合薄膜拥有着更优秀的光电能力,是一种有应用前景的材料。
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