什么是鈣鈦礦呢？

鈣鈦礦是個大家族，鈣鈦礦之所以在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，是因為它是一個大家族。鈣鈦礦并不是專指一種含鈣和鈦的某種化合物，而是一類具有ABX3結(jié)構(gòu)的晶體材料的總稱，其中A是較大的陽離子，B是較小的陽離子，X是陰離子，每個A離子被B和X離子一起構(gòu)成的八面體所包圍。鈣鈦礦可以用于制成催化劑、可把光電互為轉(zhuǎn)換、成為量子計算機的元件、全有機鈣鈦礦等。

有機無機復(fù)合金屬鹵化物鈣鈦礦材料是指化學(xué)式滿足ABX3這類鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的具有光電特性材料，其中A為一價有機（甲基銨，MA+或甲脒，F(xiàn)A+）或無機（Cs+）陽離子，或兩者的混合物；B是Pb2+或Sn2+，或兩者的混合物；X是鹵化物陰離子（I-、Br-或CI-或它們的混合物）。如圖所示，B位陽離子和X位鹵化物陰離子形成八面體，占據(jù)體心立方晶格的角位，而A位陽離子位于中心。晶格中的離子半徑?jīng)Q定了鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)會影響鈣鈦礦材料的電子性質(zhì)和穩(wěn)定性，從而決定了鈣鈦礦光伏電池的性能和壽命。因此，研究者們通常調(diào)控鈣鈦礦材料A、B和X位離子的配比來優(yōu)化光伏電池的性能和穩(wěn)定性。例如，一方面，鈣鈦礦的帶隙可以通過用Sn代替Pb或改變Br與I的比例來調(diào)整，另一方面，結(jié)構(gòu)中的有機陽離子（例如MA+，F(xiàn)A+）變?yōu)闊o機陽離子（例如Cs+）時鈣鈦礦材料的熱穩(wěn)定性也能進(jìn)一步提高。

圖｜鈣鈦礦材料與器件結(jié)構(gòu)

鈣鈦礦在太陽能電池中的應(yīng)用

鈣鈦礦太陽能電池因其的光電特性（包括高吸收系數(shù)、可調(diào)帶隙、長載流子擴散長度等）而成為有前途的下一代光伏，已成為近幾年熱門的研究課題。這些出色的特性，再加上低成本和高通量制造的潛力，使鈣鈦礦太陽能電池（PSC ）成為未來光伏應(yīng)用的有力競爭者。在探索制造 PSC 的材料和方法中，鈣鈦礦層的制備和沉積方法是研究的關(guān)鍵方面，通過精心選擇前體、添加劑和溶劑，以及優(yōu)化沉積技術(shù)，研究人員可以顯著提高 PSC 的性能和穩(wěn)定性，同時降低制造成本。

在選擇前體時，有機或無機鹵化物鹽的選擇至關(guān)重要。通常，無機鹽如碘化鉛 (PbI2) 和碘化銫 (CsI)，以及有機鹽如碘化甲銨 (MAI) 和碘化甲脒 (FAI) 用作前體。前體中的雜質(zhì)可能導(dǎo)致鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷，從而降低太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。前體的化學(xué)計量比是另一個必須精確控制的關(guān)鍵因素 。例如，PbI2 與 MAI、FAI 或 CsI 的比例決定了鈣鈦礦薄膜的成分和結(jié)晶度。該比例失衡會導(dǎo)致形成不良相或缺陷，從而影響薄膜的光學(xué)和電學(xué)特性。

溶劑在鈣鈦礦薄膜的沉積中至關(guān)重要，因為它們的選擇會極大地影響基底的潤濕性、前體溶解和工藝過程中的蒸發(fā)速率。

功能性添加劑可用于改變鈣鈦礦晶體的性質(zhì).通過添加添加劑，可以控制鈣鈦礦薄膜的取向和均勻性.常用的添加劑需要的量非常小（其成本幾乎可以忽略不計），并且可以顯著提高 PSC 的效率和穩(wěn)定性。

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