什么是钙钛矿呢？

钙钛矿是个大家族，钙钛矿之所以在多个领域有着广泛的应用前景，是因为它是一个大家族。钙钛矿并不是专指一种含钙和钛的某种化合物，而是一类具有ABX3结构的晶体材料的总称，其中A是较大的阳离子，B是较小的阳离子，X是阴离子，每个A离子被B和X离子一起构成的八面体所包围。钙钛矿可以用于制成催化剂、可把光电互为转换、成为量子计算机的元件、全有机钙钛矿等。

有机无机复合金属卤化物钙钛矿材料是指化学式满足ABX3这类钙钛矿型结构的具有光电特性材料，其中A为一价有机（甲基铵，MA+或甲脒，FA+）或无机（Cs+）阳离子，或两者的混合物；B是Pb2+或Sn2+，或两者的混合物；X是卤化物阴离子（I-、Br-或CI-或它们的混合物）。如图所示，B位阳离子和X位卤化物阴离子形成八面体，占据体心立方晶格的角位，而A位阳离子位于中心。晶格中的离子半径决定了钙钛矿材料的结构，而结构会影响钙钛矿材料的电子性质和稳定性，从而决定了钙钛矿光伏电池的性能和寿命。因此，研究者们通常调控钙钛矿材料A、B和X位离子的配比来优化光伏电池的性能和稳定性。例如，一方面，钙钛矿的带隙可以通过用Sn代替Pb或改变Br与I的比例来调整，另一方面，结构中的有机阳离子（例如MA+，FA+）变为无机阳离子（例如Cs+）时钙钛矿材料的热稳定性也能进一步提高。

图｜钙钛矿材料与器件结构

钙钛矿在太阳能电池中的应用

钙钛矿太阳能电池因其的光电特性（包括高吸收系数、可调带隙、长载流子扩散长度等）而成为有前途的下一代光伏，已成为近几年热门的研究课题。这些出色的特性，再加上低成本和高通量制造的潜力，使钙钛矿太阳能电池（PSC ）成为未来光伏应用的有力竞争者。在探索制造 PSC 的材料和方法中，钙钛矿层的制备和沉积方法是研究的关键方面，通过精心选择前体、添加剂和溶剂，以及优化沉积技术，研究人员可以显著提高 PSC 的性能和稳定性，同时降低制造成本。

在选择前体时，有机或无机卤化物盐的选择至关重要。通常，无机盐如碘化铅 (PbI2) 和碘化铯 (CsI)，以及有机盐如碘化甲铵 (MAI) 和碘化甲脒 (FAI) 用作前体。前体中的杂质可能导致钙钛矿晶体结构出现缺陷，从而降低太阳能电池的效率和稳定性。前体的化学计量比是另一个必须精确控制的关键因素 。例如，PbI2 与 MAI、FAI 或 CsI 的比例决定了钙钛矿薄膜的成分和结晶度。该比例失衡会导致形成不良相或缺陷，从而影响薄膜的光学和电学特性。

溶剂在钙钛矿薄膜的沉积中至关重要，因为它们的选择会极大地影响基底的润湿性、前体溶解和工艺过程中的蒸发速率。

功能性添加剂可用于改变钙钛矿晶体的性质.通过添加添加剂，可以控制钙钛矿薄膜的取向和均匀性.常用的添加剂需要的量非常小（其成本几乎可以忽略不计），并且可以显著提高 PSC 的效率和稳定性。

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