第六十二章 鈣鈦礦傳輸層
“吳菲菲學(xué)姐,,可以給我介紹下你做的鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域嗎,?”
“可以啊,,鈣鈦礦材料,,是一類分子通式為ABX3的物質(zhì),,”吳菲菲道:
“對于鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域,,A常用的分子結(jié)構(gòu)為CH3NH3和H2NCHNH2,,分別簡稱為MA和FA,。
B通常為鉛元素,,X為鹵素元素,,通常用碘元素,溶劑通常采用DMF,。
最經(jīng)典的兩種鈣鈦礦材料的分子結(jié)構(gòu)就是MAPbI3和FAPbI3,,分別是用MAI或FAI與碘化鉛混合制成。
這個領(lǐng)域現(xiàn)在主要問題是鉛的毒性,,以及器件在空氣或高濕度環(huán)境下的不穩(wěn)定性,。”
“可以拿它們做有機光伏器件的傳輸層材料嗎,?”許秋道,。
“從溶劑的角度上來看,是可行的,,因為旋涂有機器件的有效層溶液是氯仿,、氯苯之類的,它們不能溶解鈣鈦礦材料,。
但從光吸收角度來看,,MAPbI3和FAPbI3這兩種經(jīng)典鈣鈦礦材料恐怕不太合適。
因為,,這兩種分子主要是用來做有效層的,,它們的禁帶寬度大概在1.5-1.7電子伏特,在可見光范圍內(nèi)有很好的光吸收性能,。
要是做傳輸層的話,,會造成射入到有效層的太陽光強度減少,降低光電轉(zhuǎn)換效率。
我們常用的傳輸層材料,,比如PEDOT:PSS,、氧化鋅等,通常都是禁帶寬度大于2電子伏特的材料,?!眳欠品频馈?p> 許秋想了一會兒,,問道:
“那有沒有辦法將鈣鈦礦材料的禁帶寬度,,也提高到2電子伏特以上呢?”
“辦法是有的,,修改A、B,、X,,均會對形成的鈣鈦礦材料的理化性質(zhì)造成影響,其中就包括改變禁帶寬度,?!?p> 吳菲菲在她的文件袋中翻出一篇文獻,遞給許秋,,說道:
“這樣吧,,我給你一篇綜述,上面有近些年來報道的鈣鈦礦材料的理化性質(zhì),,你可以對照著篩選一下,。”
“好的,?!?p> ……
許秋現(xiàn)在面臨的第一個問題是,找到具有高禁帶寬度的鈣鈦礦材料,。
對于半導(dǎo)體來說,,如果光子的能量低于其禁帶寬度,則無法被半導(dǎo)體吸收,。
比如硅的禁帶寬度約為1.1-1.3電子伏特,,那么只有超過1.1-1.3電子伏特能量的光子才能被硅吸收,對應(yīng)于波長小于1000納米內(nèi)的光,。
因此,,硅材料可以吸收部分紫外線、可見光(390-780納米)以及部分紅外線,,幾乎完美的覆蓋了整個太陽光譜,,這也是硅電池光電轉(zhuǎn)換效率高的原因。
許秋翻閱文獻,上面列舉了一系列的鈣鈦礦材料,,有禁帶寬度超過3.0的,,也有接近1.0的,還有的材料有多個禁帶寬度值,。
他仔細一看,,原來是不同研究者采用的測試方法不同,分別用紫外光電子能譜,、循環(huán)伏安法,、光吸收邊換算等方法。
看來這禁帶寬度的數(shù)據(jù)也只能做為參考,。
翻看了一會兒,,他突然意識到一個問題,得先看看實驗室里有什么試劑啊,。
不然,,好不容易找到了合適的材料,結(jié)果發(fā)現(xiàn)實驗室沒有,,那不就尷尬了,。
“吳菲菲,鈣鈦礦的藥品,,我們都有什么?。俊痹S秋道,。
“現(xiàn)在我常做的是兩種標(biāo)準(zhǔn)體系,,就是MAI、FAI和碘化鉛,,至于其他的……”吳菲菲頓了頓,,說道:
“反正都放在我的盒子里,你找找看吧,,我的盒子是一個半透明的樂扣盒,,上面用記號筆標(biāo)有WFF?!?p> “好的,。”
許秋做好防護措施,,進入手套箱,。
他找到吳菲菲的專用試劑盒,里面裝有好多白色塑料瓶裝的藥品,。
MAI和碘化鉛的瓶子有很多,,看來這兩樣是她最常用的。
翻了半天,許秋只找到兩種對他有用的藥品,,氯化鉛和溴化鉛,,可以將它們兩個與MAI和FAI兩兩混合。
從而得到四種鈣鈦礦材料,,分別是MAPbBr3,、MAPbCl3、FAPbBr3和FAPbCl3,。
許秋旋開氯化鉛和溴化鉛試劑瓶的瓶蓋,,確認里面都有藥品,然后將它們放了回去,。
接著他離開手套箱,,找吳菲菲拿到配方:
10%總質(zhì)量分數(shù)的MAI和碘化鉛等當(dāng)量混合,溶于DMF溶劑,,溶液攪拌均勻后,,以3000r.p.m.的轉(zhuǎn)速,旋涂30秒,。
當(dāng)然這是MAPbI3的配方,只能參考,。
許秋仿造她的配方,,也用10%質(zhì)量分數(shù)為條件,計算好了四種溶液中的物料配比,。
然后,,他再次返回手套箱,配了四種鈣鈦礦溶液各1毫升,。
此外,,因為之前配的有效層溶液時隔太久,已經(jīng)不確定是否還能用了,,所以他也配了最優(yōu)條件下的PTB7-TH:PC[70]BM溶液,。
……
待溶液溶解后,許秋取來干凈的玻璃片,,決定先嘗試一下鈣鈦礦溶液的旋涂,。
第一片,他放好基片,,滴加溶液,,開始旋涂。
勻膠機停下,,他用鑷子取下基片,,發(fā)現(xiàn)上面的薄膜形貌并不好,表面是霧蒙蒙的,感覺像是結(jié)了一層白霜,。
第二片,,他換了一種溶液,仍然是同樣的情況,。
繼續(xù)換了另外兩種溶液,,依然會出現(xiàn)白霧。
這是怎么回事呢,?
涂出來的薄膜,,看著就不對啊。
至少,,要得到透明的薄膜才行,。
許秋毫無鈣鈦礦旋涂經(jīng)驗,他只好喊來吳菲菲,。
她看過基片后,,說道:
“你可以嘗試一下反溶劑法,在旋涂過后,,滴加反溶劑甲苯,,使鈣鈦礦材料快速結(jié)晶,有可能可以改善薄膜形貌,。
不過這種方法比較考驗時機,,需要摸索一下條件,而且不同體系的最佳條件也可能不同,。
我的MAPbI3體系,,一般做的話是在開始旋涂后,在心中從1默念至5,,然后迅速在基片上滴加甲苯,。”
“好的,,我試試看,。”許秋道,。
這時,,他突然想到,能不能復(fù)制吳菲菲的技能呢,?
“系統(tǒng),,吳菲菲的技能可以復(fù)制嗎?”
【可以,?!?p> 【檢測到溶液配制技能,,是否進行記錄?】
【檢測到旋涂技能,,是否進行記錄,?】
……
許秋被一連串的系統(tǒng)提示弄懵了,問道:
“記錄之后,,會覆蓋原本陳婉清的技能嗎,?”
【分為兩類情況,對于無差異性的技能,,如清洗基片等,,會覆蓋;對于有差異性的技能,,如旋涂等,,不會覆蓋,將分別記錄,?!?p> “明白了,有差異性的技能,,均記錄,。”
【記錄完成,?!?p> “那無差異性的技能,可以保留兩人中熟練度的最高的那個嗎,?”
【可以,記錄完成,?!?