研究目的
合成并表征一种新型无铅混合卤化物-硫属化物钙钛矿MABiI2S(MBIS),该材料具有小带隙和宽吸收范围,适用于光伏应用,旨在解决铅基钙钛矿的毒性和不稳定性问题。
研究成果
成功合成了新型MBIS钙钛矿材料,其带隙为1.52电子伏特且具有宽吸收范围,在光伏应用方面展现出潜力。器件性能提升使光电转换效率(PCE)从0.01%提高到0.13%,该材料还表现出高缺陷容忍度。需进一步优化制备工艺以实现更高效率。
研究不足
MBIS钙钛矿在太阳能电池中具有较低的功率转换效率(最高仅为0.13%),采用旋涂法时存在薄膜质量和厚度问题,含有Bi2S3杂质,且空穴传输材料的选择面临能带失配的挑战?;谒院退嵝蕴跫腃BD工艺可能会破坏TiO2支架。
1:实验设计与方法选择:
采用两步固相反应法合成材料,通过SEM、XRD、EDX、XPS和紫外-可见光谱进行表征。制备的太阳能电池结构为FTO/c-TiO2/m-TiO2/MBIS/PCPDTBT/Au,并测试其性能。
2:样品选择与数据来源:
MBIS粉末及薄膜由Bi2S3、BiI3和MAI等前驱体制备,数据来自实验室实验。
3:BiI3和MAI等前驱体制备,数据来自实验室实验。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括SEM、XRD、EDX、XPS、紫外-可见分光光度计;材料包含Bi2S3、BiI3、MAI、溶剂(异丙醇、乙醇、氯苯、DMF)、FTO基底、TiO2层、PCPDTBT、PEDOT:PSS及金电极。
4:BiIMAI、溶剂(异丙醇、乙醇、氯苯、DMF)、FTO基底、TiO2层、PCPDTBT、PEDOT:
4. 实验步骤与操作流程:合成过程在180°C和150°C下进行固相反应,薄膜制备采用旋涂法和化学浴沉积法,表征步骤包括成像、衍射、元素分析和光学测量,器件测试通过J-V曲线测量完成。
5:实验步骤与操作流程:
5. 数据分析方法:利用紫外-可见数据的Tauc图估算带隙,通过EDX分析元素比例,器件参数(PCE、JSC、VOC、FF)从I-V曲线计算得出。
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获取完整内容-
SEM
Imaging the morphology of MBIS perovskite samples
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XRD
Determining the crystal structure and composition of MBIS perovskite
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EDX
Elemental analysis and mapping of MBIS perovskite
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XPS
Analyzing the chemical states of elements in MBIS perovskite
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UV-Vis Spectrometer
Measuring the absorption spectrum and estimating bandgap of MBIS perovskite
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FTO
Substrate for solar cell devices
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TiO2
c-TiO2 and m-TiO2
Electron transport layers in solar cell devices
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PCPDTBT
Hole transport material in solar cell devices
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PEDOT:PSS
Surface treatment agent to improve electrode compactness
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Gold Electrode
Top electrode in solar cell devices
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