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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

目的：通过实验，研究钙钛矿材料ch₃nh₃mx₃(m=sn² ,pb² )的晶体生长，研究晶体生长的具体流程。并运用xrd谱和jade软件分析实验产物，了解其结构特征，检验产物纯度。

意义：ch₃nh₃mx₃(m=sn² ,pb² )存在多变的结构及生长技术的困难，对这种晶体的结构研究、独特的电磁特性，光学性质等方面还存在诸多疑问。目前的钙钛矿电池都只局限于小面积制备，如何获得大面积的器件是一项挑战。其晶体生长研究有助于各种性质的研究和大尺寸晶体的生长。本文采用溶液生长法制备高质量的纯净ch₃nh₃pbbr₃晶体，还有纯度较高的ch₃nh₃snbr₃粉体，为研究材料ch₃nh₃mx₃(m=sn² ,pb² )的物化性能，光学性能，电学性能及光电性能等提供材料基础。

国内外研究现状

1978年，有机-无机复合钙钛矿材料ch₃nh₃mx₃(ch₃nh₃=ma;m=sn² , pb² ; x=cl, br或i)由dieter weber首次合成。这种材料有许多优异的光电性能，当时研究发现了它特异的电磁性能。随后，此类材料因其优良的性能逐步受到各个研究团队的关注，1991年，david mitzi教授和他的合作团队利用一步法制备了多晶钙钛矿薄膜，将其应用于电、磁、光等器件方面。2006年，日本桐荫横洪大学tsutomu miyasaka教授研究组第一次把钙钛矿mapbbr₃作为太阳能电池的敏化剂，将这种材料应用在二代太阳能电池的架构上，最终光电转化效率达到了2.2%。2009年，此研究组又使用具有钙钛矿结构的金属-有机卤化物mapbbr₃和mapbi₃作为染料敏化太阳能电池的敏化剂，光电转化效率提升到3.8%。这项研究掀起了学界钙钛矿薄膜太阳能电池研究的一阵热潮。2012年韩国成均馆大学的nam-gyu park教授研究组利用具有空穴传输性能的spiro-meotad固体材料来代替以前所使用的液态氧化还原电解质，并对多孔氧化物构成的电子传输层进行了优化制备了高效的全固态钙钛矿太阳能电池，获得了9.7%光电转化效率，这个成果使研究者们对钙钛矿类材料产生了更大的兴趣。同年，英国科学家h. j. snaith教授研究组将氧化铝作为空穴传输层的支架结构，研制出光电转化效率高达10.9%的钙钛矿太阳能电池。2015年8月，韩国s.ii.seok教授研究组对钙钛矿层进行修饰改进，在分子内交换，制备的钙钛矿电池光电转化效率高达20.1 %。在短短八年时间里，有机-无机复合钙钛矿的太阳能电池光电转化效率己经突破了22.1%。钙钛矿太阳能电池效率上升趋势的是当前所有类别的太阳能电池里最大的，钙钛矿材料太阳能电池用短短八年时间就超越了有机/量子点/染料敏化太阳能电池二十多年的积累。但是由于ch₃nh₃snx₃ (x=cl，br，i)存在多变的结构及生长技术的困难，对这种晶体的结构研究、独特的电磁特性，光学性质等方面还存在诸多疑问。目前的钙钛矿电池都只局限于小面积制备，如何获得大面积的器件是一项挑战。

2. 研究的基本内容

1.钙钛矿材料ch₃nh₃mbr₃(m=pb,sn)的晶体生长流程。

2.处理实验样品的xrd数据，确定其晶体结构及产物组分。

3.验证实验数据与文献是否一致，分析晶体生长过程中的晶体动力学。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2018.02-2018.03 进行论文的前期准备工作，准备原料，熟悉制备流程，查阅相关文献，学习晶体生长机理。

2018.03-2018.04 主要进行实验，溶液生长法生长目标晶体。

2018.04-2018.05 实验同时撰写论文，将样品进行检测，在论文中叙述过程，总结分析检测结果。

4. 参考文献

[1] 魏静, 赵清, 李恒, 等. 钙钛矿太阳能电池: 光伏领域的新希望. 中国科学: 技术科学, 2014, 44: 801–821

[2] 张克从等.晶体生长科学与技术（第二版）上册，科学出版社，1997

[3] madhu seetharaman s; puvvala nagarjuna; p. naresh kumar; suryaprakash singh; melepurath deepa; manoj a. g. namboothiry，efficient organic-inorganic hybrid perovskite solar cells processed inair，physical chemistry chemical physics (2014), 16,24691-24696, doi:10.1039/c4cp03726j