研究目的
研究MAPbI3钙钛矿层在热循环及不同环境条件（潮湿空气、氮气、氩气、氧气）下的降解机制，重点关注水分子和氮气在稳定材料中的作用。
研究成果
MAPbI3在潮湿空气中的降解在四方相向立方相转变温度（约55-60°C）下因水诱导缺陷形成而加速。氮气具有保守作用，可能稳定晶格从而减少降解。密度泛函理论计算证实，碘空位等缺陷会改变光学性质。本研究为提升钙钛矿在光伏应用中的稳定性提供了见解。
研究不足
实验在黑暗条件下进行，而非光照环境，这可能无法完全模拟真实太阳能电池的运行情况。该研究聚焦于MAPbI3材料，其结论未必适用于其他钙钛矿组分。温度范围仅限于室温至80°C，且湿度水平固定为55%。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用原位X射线衍射（XRD）和椭圆偏振光谱（SE）监测MAPbI3层在热循环（室温-80°C）过程中于受控气氛（潮湿空气、氮气、氩气、氧气）下的结构与光学变化。密度泛函理论（DFT）计算通过模拟缺陷生成来支持实验发现。
2：样品选择与数据来源：
MAPbI3层采用溶液法沉积于TiO2包覆玻璃基底。样品储存于干燥氮气中以防止分析前降解。
3：实验设备与材料清单：
设备包括配备安东帕加热台的D8 Discover衍射仪（布鲁克AXS）用于XRD测试、搭载Instec加热台的J.A. Woollam VASE椭偏仪用于SE测试，以及DFT计算工具（SIESTA代码）。材料包含PbCl2、甲基碘化铵（MAI）、二甲基甲酰胺（DMF）、甲苯及多种气体（氮气、氩气、氧气、潮湿空气）。
4：甲基碘化铵（MAI）、二甲基甲酰胺（DMF）、甲苯及多种气体（氮气、氩气、氧气、潮湿空气）。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：钙钛矿薄膜经旋涂与退火处理。热循环在室温和80°C间进行升降温，同时在不同气氛下采集XRD与SE数据。DFT计算模拟缺陷结构。
5：数据分析方法：
通过XRD峰面积与半高宽（FWHM）追踪相变过程。SE数据采用光学模型拟合提取吸收系数与带隙值。DFT计算使用PBE泛函进行电子结构分析。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
J.A. Woollam VASE Ellipsometer
VASE
J.A. Woollam
Used for spectroscopic ellipsometry to measure optical constants of perovskite layers, equipped with an Autoretarder.
-
D8Discover diffractometer
D8Discover
Bruker AXS
Used for in situ X-ray diffraction measurements to analyze structural changes in perovskite layers during thermal cycles.
-
Anton Paar heating stage
Anton Paar
Heating stage used with the XRD diffractometer to control sample temperature during in situ experiments.
-
Instec Heat stage system
Instec
Attached to the ellipsometer for temperature control during SE measurements.
-
SIESTA code
Computational tool used for density functional theory calculations to model defect generation in perovskite structures.
-
登录查看剩余3件设备及参数对照表
查看全部
