3.1.1  钙钛矿纳米线的形貌表征 .. 12 

3.1.2  钙钛矿纳米线的晶体结构表征 .. 13 

3.1.3  钙钛矿纳米线的吸光性能表征 .. 14 

3.2 采用二甲基亚砜（DMSO）作为极性溶剂滴涂 ... 14 

3.2.1  钙钛矿纳米线的形貌表征 .. 14 

3.2.2  钙钛矿纳米线的晶体结构表征 .. 15 

3.2.3  钙钛矿纳米线的吸光性能表征 .. 16 

3.3 采用 γ-丁内酯（GBL）作为极性溶剂滴涂 ... 17 

3.3.1  钙钛矿纳米线的形貌表征 .. 17 

3.3.2  钙钛矿纳米线的晶体结构表征 .. 18 

3.3.3  钙钛矿纳米线的吸光性能表征 .. 19 

3.4  太阳能电池的光电性能分析 .. 19 

结论 ... 23 

致  谢 . 24 

参 考 文 献  25 

1 引言

随着社会的发展,越来越多的人开始认识到能源的重要性,但目前石油、煤炭等传统资源 日渐枯竭，而且使用石油，煤炭等传统能源还会产生环境问题，也会一定程度上加剧温室效 应。基于种种原因科学家们将目光转向更加清洁高效的能源，如水能、风能、核能、太阳能 等。其中又以太阳能最为清洁，而且太阳能可以说是取之不尽，从而受到极大的关注。目前 为止太阳能电池已经发展到了第三代，其中又以基于有机卤化物钙钛矿的太阳能电池的发电 效率最佳，已经达到了 20.1%。[1]并且随着近些年对纳米材料的研究越来越深入，纳米材料相 比于块体材料在光电领域展现出优异的性能。人们开始将目光投向低维的钙钛矿材料以寻求 光电性能的提升。但目前市面上大多数的基于钙钛矿材料的光电子器件都是使用钙钛矿薄膜， 因此我们希望可以找到一种将钙钛矿薄膜方便快捷的转换成低维钙钛矿材料的方法，这样就 可以提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，而且可以实现钙钛矿纳米材料较大规模的应用。 

1.1 钙钛矿材料

1.1.1 块体钙钛矿材料

钙钛矿（CaTiO3）是以俄罗斯地质学家 Perovski 的名字命名的矿物质。目前，已知的钙 钛矿类型的矿物质有数百种，其禁带宽度分布也很广泛，从导体到绝缘体都有。其晶体结构 为 AMX3 构型的立方晶系结构。如图 1.1（a）所示，M 原子与 X 原子配位，形成正八面体结 构，M 原子与 X 原子的配位比为 1：6，M 原子位于正八面体的中心。这些正八面体以共顶 点连接形成空间网状结构，A 原子则填充在三维网状结构的间隙中，如图 1（b）所示。以这 种方式连接的钙钛矿晶体结构有着一些普遍的特点，例如 1）由于每个钙钛矿结构之间是通 过顶点原子连接的，所以构成的连续结构比较牢固，稳定。2）八面体的间隙大，即使在结晶 过程中产生一些缺陷也能保证结构的稳定。 我们所常见的钙钛矿材料主要是氧化物钙钛矿材 料（A：Mg2+，Ba2+，Ca2+，Sr2+等，B：Si4+，Ti4+等；X：O2-)和卤化物钙钛矿材料（A：Li+， Na+，K+，Rb+，Cs+等；B：Be2+，Mg2+，Ca2+，Sr2+，Ba2+，Sn2+，Pb2+等；X：F-，Cl-，Br-， I-等）。而目前广泛应用于太阳能邻域的主要是有机卤化物钙钛矿材料，这种材料的 A 位被合 适的有机物取代，A 位通常为 RNH3+或 NH3-RNH32+(R 为烃基)。如化学式为 CH3NH3(Pb, Sn)(I, Br)3 的有机卤化物钙钛矿，这种有机卤化物钙钛矿材料在最近几年有关钙钛矿太阳能电池的 研究中占有重要地位。

相比于传统的钙钛矿材料，有机卤化物钙钛矿材料结合了有机物和无机物的特点，拥有 一些优异的光电性能如极强的光吸收能力，优异的导电性能以及较好的机械性能。有机卤化物钙钛矿材料的这些光电特性主要是由以下的原因造成的 1）有机卤化物钙钛矿材料相比于 一般的半导体材料有着较长的载流子扩散长度，CH3NH3PbI3 中获得电子-空穴扩散长度约为 100nm，有利于载流子的输运。[2] 2）拥有较低的激子束缚能,约为 1.9eV,[3]当有机卤化物钙钛 矿材料受到光照是，大量的光子被激活，分解成电子-空穴对。3）禁带宽度较小，CH3NH3PbI3 的禁带宽度为 1.5eV，能够吸收波长小于 800nm 的光[4]（可见光范围 390~780nm），意味着这 种材料能够吸收几乎所有的可见光，大大增强了光吸收能力。