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研究背景1.1PSCs的研究状况PSCs自2009年问世以来，发展迅猛，数年内从3.8%的PCE跃升到22.1%钙钛矿作为光吸收材料，一直是科研工作者研究PSCs的重点与难点以Cl部分替代钙钛矿中的I可以延长激子的扩散长度、改变带隙、提高光电转换效率钙钛矿光吸收材料是以CH3NH3PbI为主，研究出诸多制备方法，应用最多的为溶液法和气相沉积法钙钛矿太阳能电池的结构和工作原理1.2光子电子-空穴对ETMHTM外电路钙钛矿太阳能电池的结构钙钛矿太阳能电池的工作原理研究方向1.3低温合成CH3NH3I和CH3NH3Cl两步法沉积钙钛矿光吸收层以CH3NH3Cl为氯源，向CH3NH3PbI3掺杂Cl元素改变掺杂量，研究其对钙钛矿膜和光电性能的影响Chapter2研究内容和主要工作章节2.1合成CH3NH3I和CH3NH3Cl以合成CH3NH3I为例，CH3NH3Cl的合成方法相似?CH3NH3I粉体合成流程图乙醚纯化真空干燥旋转蒸发N2氛围0℃冰浴CH3NH2醇溶液HI溶液CH3NH3I溶液CH3NH3I粗制粉体CH3NH3I纯净粉末2.2刻蚀和清洗导电玻璃（FTO）导电玻璃：掺杂氟元素的二氧化锡，FTO均匀涂覆待刻蚀区1:1混合均匀滴在锌粉上切割导电玻璃粘贴胶带锌粉（Zn）浓盐酸（HCl）去离子水（H2O）导电玻璃刻蚀流程图（a）刻蚀FTO制备的PSCs（b）未刻蚀FTO制备的PSCs未刻蚀：测试时，针状电极易压穿电池接触到X区域，正负极直接接触，电池短路，损害电池和测试仪器刻蚀：针状电极无法接触到FTO，电池类似断路状态2.3制备TiO2致密层（磁控溅射法旋涂法）磁控溅射法氩气流量/sccm真空度/Pa溅射气压/Pa溅射功率/w溅射时间/minTiO2Ti157.9×10-431006010157.9×10-441006010157.9×10-451006010157.9×10-461006010157.9×10-45806010157.9×10-45906010157.9×10-45956010157.9×10-451006010157.9×10-451056010157.9×10-45100606157.9×10-45100608157.9×10-451006010157.9×10-451006012易出现的问题TiO2膜太厚膜的电导率差别太大根据优化工艺制备出来的膜厚都超过150nm,不利于提高性能同批样品经过蒸银后，用数字源表测试得到电阻值差异太大通过一系列试验确定了最佳工艺参数：氩气流量：15sccm；真空度：7.9×10-4Pa；溅射气压：5Pa溅射功率：100w；溅射时间：60minTiO2+10minTi2.3制备TiO2致密层（磁控溅射法旋涂法）旋涂法（溶液法）配制浆料旋涂浆料130℃预热处理退火结晶制备TiO2致密层过程图TiO2致密层退火工艺图130℃预热：蒸发乙醇等有机物，干燥旋涂层分段式加热：温度升高过快，会造成晶体生长加快，晶粒粗大，甚至会造成膜上出现较大的裂痕450℃下退火：TiO2由无定形态变为锐钛矿均匀致密的TiO2膜，厚度~60nm，但是膜的稳定性没有磁控溅射的好2.4两步法制备CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿光吸收层按照下表参数配制PbI2-xMACl前驱体溶液溶液编号PbI2质量/gMACl质量/gDMF/mL0mmol0.23100.50.10mmol0.2310.003370.50.15mmol0.2310.005050.50.20mmol0.2310.006740.50.25mmol0.2310.008420.5配制CH3NH3I异丙醇溶液浓度10mg/mL的碘甲胺异丙醇溶液20mL2.4两步法制备CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿光吸收层旋涂、冲洗旋干、退火旋涂退火配制PbI2-xMACl溶液配制CH3NH3I溶液PbI2-xMACl膜钙钛矿膜CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿薄膜的制备流程在TiO2膜上旋涂PbI2-xMACl溶液（转速3500rpm，时间30秒），在70℃下退火30分钟生成PbI2-xMACl膜；将制得