第六十二章 鈣鈦礦傳輸層

我有科研輔助系統 第六十二章 鈣鈦礦傳輸層

“吳菲菲學姐，可以給我介紹下你做的鈣鈦礦太陽能電池領域嗎？”

“可以啊，鈣鈦礦材料，是一類分子通式為ABX3的物質，”吳菲菲道：

“對于鈣鈦礦太陽能電池領域，A常用的分子結構為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。

最經典的兩種鈣鈦礦材料的分子結構就是MAPbI3和FAPbI3，分別是用MAI或FAI與碘化鉛混合制成。

這個領域現在主要問題是鉛的毒性，以及器件在空氣或高濕度環境下的不穩定性。”

“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。”吳菲菲道。

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造成影響，其中就包括改變禁帶寬度。”

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，你可以對照著篩選一下。”

“好的。”

……

許秋現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。

對于半導體來說，如果光子的能量低于其禁帶寬度，則無法被半導體吸收。

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，對應于波長小于1000納米內的光。

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、循環伏安法、光吸收邊換算等方法。

看來這禁帶寬度的數據也只能做為參考。

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，結果發現實驗室沒有，那不就尷尬了。

“吳菲菲，鈣鈦礦的藥品，我們都有什么啊？”許秋道。

“現在我常做的是兩種標準體系，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，上面用記號筆標有WFF。”

“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%總質量分數的MAI和碘化鉛等當量混合，溶于DMF溶劑，溶液攪拌均勻后，以3000r.p.m.的轉速，旋涂30秒。

當然這是MAPbI3的配方，只能參考。

許秋仿造她的配方，也用10%質量分數為條件，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，已經不確定是否還能用了，所以他也配了最優條件下的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，發現上面的薄膜形貌并不好，表面是霧蒙蒙的，感覺像是結了一層白霜。

第二片，他換了一種溶液，仍然是同樣的情況。

繼續換了另外兩種溶液，依然會出現白霧。

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，能不能復制吳菲菲的技能呢？

“系統，吳菲菲的技能可以復制嗎？”

可以。

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。

“明白了，有差異性的技能，均記錄。”

記錄完成。

“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。