许秋找到吴菲菲,请教道:
“吴菲菲学姐,可以给我介绍下你做的钙钛矿太阳能电池领域吗?”
“可以啊,钙钛矿材料,是一类分子通式为ABX3的物质,”吴菲菲的:
“对于钙钛矿太阳能电池领域,A常用的分子结构为CH3NH3和H2NCHNH2,分别简称为MA和FA。
B通常为铅元素,X为卤素元素,通常用碘元素,溶剂通常采用DMF。
最经典的两种钙钛矿材料的分子结构就是MAPbI3和FAPbI3,分别是用MAI或FAI与碘化铅混合制成。
这个领域现在主要问题是铅的毒性,以及器件在空气或高湿度环境下的不稳定性。”
“可以拿它们做有机光伏器件的传输层材料吗?”许秋道。
“从溶剂的角度上来看,是可行的,因为旋涂有机器件的有效层溶液是氯仿、氯苯之类的,它们不能溶解钙钛矿材料。
但从光吸收角度来看,MAPbI3和FAPbI3这两种经典钙钛矿材料恐怕不太合适。
因为,这两种分子主要是用来做有效层的,它们的禁带宽度大概在-电子伏特,在可见光范围内有很好的光吸收性能。
要是做传输层的话,会造成射入到有效层的太阳光强度减少,降低光电转换效率。
我们常用的传输层材料,比如PEDOT:PSS、氧化锌等,通常都是禁带宽度大于2电子伏特的材料。”吴菲菲道。
许秋想了一会儿,问道:
“那有没有办法将钙钛矿材料的禁带宽度,也提高到2电子伏特以上呢?”
“办法是有的,修改A、B、X,均会对形成的钙钛矿材料的理化性质造成影响,其中就包括改变禁带宽度。”
吴菲菲在她的文件袋中翻出一篇文献,递给许秋,说道:
“这样吧,我给你一篇综述,上面有近些年来报道的钙钛矿材料的理化性质,你可以对照着筛选一下。”
“好的。”
……
许秋现在面临的第一个问题是,找到具有高禁带宽度的钙钛矿材料。
对于半导体来说,如果光子的能量低于其禁带宽度,则无法被半导体吸收。
比如硅的禁带宽度约为-电子伏特,那么只有超过-电子伏特能量的光子才能被硅吸收,对应于波长小于1000纳米内的光。
因此,硅材料可以吸收部分紫外线、可见光(390-780纳米)以及部分红外线,几乎完美的覆盖了整个太阳光谱,这也是硅电池光电转换效率高的原因。
许秋翻阅文献,上面列举了一系列的钙钛矿材料,有禁带宽度超过的,也有接近的,还有的材料有多个禁带宽度值。
他仔细一看,原来是不同研究者采用的测试方法不同,分别用紫外光电子能谱和循环伏安法,两种方法测出来的结果不一样。
看来这
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