铅卤化物钙钛矿ABX3晶体薄膜量子点

铅卤化物钙钛矿量子点

卤化钙钛矿已被广泛研究为太阳能电池应用的活性材料。基于钙钛矿的太阳能电池较近达到了创纪录的25.5％的效率，使它们与其他成熟的光伏技术相提并论。

钙钛矿因其直接带隙（E g  = 1.5–1.6 eV），长的载流子扩散长度和高的载流子迁移率而被认为是太阳能电池的优良材料。卤化钙钛矿的胶体纳米晶体（QDs）在相稳定性和带隙可调性方面都具有其他优势。钙钛矿通常也被认为是“耐缺陷的”，这意味着它们的固有缺陷不会充当电子/空穴陷阱的状态。在常规的II–VI，III–V和IV–VI半导体QD中没有观察到这种有利的特性，这使得钙钛矿QD在其固有的低陷阱密度方面独树一帜。这种低密度的缺陷使配体或较宽的带隙材料对电子表面的钝化要求降低了。

虽然胶态钙钛矿QD与它们的大体积同类物相比，在室温下表现出显着增强的相稳定性，关于它们的降解机理尚不清楚。

实际上，卤化钙钛矿和基于其的光伏器件的长期稳定性，特别是在运行中，已成为钙钛矿研究界面临的较紧迫的问题。许多因素导致钙钛矿材料的降解，例如暴露于较高温度，光照，氧化环境中，尤其是在潮湿环境中。为了解决这个问题，科学界做出了巨大的努力，在其他地方对多晶薄膜钙钛矿的研究已得到了充分的证明。将主要基于两种常用的基本策略来讨论当前为增强基于钙钛矿的QDSC（PeQDSC）的稳定性和耐用性所做的努力。一个着重于钙钛矿QD材料的固有稳定性，这可通过我来实现）组成工程，ⅱ）制造异质结构，iii）所述合成过程中的钙钛矿QD表面配体的适当的选择，以及iv）维数控制的改善。**种策略集中在优化PeQDSC器件上，以例如通过优化沉积程序并采用特定的器件架构来保护活性吸收体钙钛矿层免受外部环境的影响。在以下各节中，将考虑钙钛矿QD降解的根本原因，

钙钛矿量子点（PeQDs）具有一般的ABX 3化学计量，由角共享[BX 6 ] -八面体的骨架组成，立方八面体空隙被A阳离子占据，如图 8a所示。有机-无机（混合）卤化物钙钛矿具有以下成分：单价A-阳离子为甲基铵（MA），甲ami（FA）或胍（GA）；二价B-阳离子主要是铅（Pb），但也可以是锡（Sn）或锗（Ge）；X阴离子是氯，溴，碘或它们的组合。全无机卤化物钙钛矿的区别在于它们的A阳离子为铯（Cs）或rub（Rb）。

a）角共享八面体与空隙填充（在）有机阳离子中制成的卤化钙钛矿的ABX 3晶体结构示意图。b）CsPbI 3晶体的热力学相变：吸收力强的黑色α-相是光伏应用的较佳相变温度，其转变温度为360°C。在较低的温度下，立方对称性被破坏，即使膜的外观仍为黑色，钙钛矿晶胞也会变形，并命名为β相和γ相。下一个相δ相在25°C时转变，其外观为黄色。

通过将晶体尺寸减小至纳米范围，减小的表面能有助于稳定PeQDs形式的CsPbX 3钙钛矿。当纳米晶体尺寸减小时，CsPbI 3的立方相变得更稳定。报道了热注射方法合成了一系列大小不一的CsPbI 3 QD（8–16 nm）为了将这些量子点纳入太阳能电池，应去除其较长的绝缘配体，而对于阴离子（油酸酯）和阳离子（油基铵）配体，此过程有所不同。可以通过逐层沉积沉积QD的每一层，从而形成具有**电荷传输能力的薄膜，然后使用无水乙酸甲酯（MeOAc）作为抗溶剂除去前者。后者可通过甲脒盐除去。两种方法都已在PeQDSC中进行了研究，效率达到了创纪录的16.6％。这些设备是使用阳离子交换策略制造的，该策略允许Cs 1- x FA x的可控合成碘化铅3个量子点在整个组成范围（0≤ X  ≤1），这是不是在多晶的钙钛矿薄膜方便。

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表面修饰SrTiO3光催化剂纳米碳管

A、B位共掺杂钛酸锶混合导体材料

掺镁钛酸锶(SrTiO3)陶瓷材料

钛酸锶(SrTiO3)钙钛矿结构金属氧化物

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