1. 研究目的与意义（文献综述）

钙钛矿太阳能电池，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，结构为钙钛矿晶体结构（abx₃），其最常见的吸光材料为甲胺碘化铅（ch₃nh₃pbi₃）^[1][2]。截止至2017年年末，韩国krictseok小组采用tio₂介孔层的小面积钙钛矿太阳能电池认证效率为已达到22.7%。同为2017年年底，日本东京大学研究小组在特定条件下通过添加钾元素保持结晶结构，成功制作无缺陷规整的发电层，效率高达20.5%。在国内，上海交通大学韩礼元教授团队引进甲胺气体，制备出有效面积达36.1cm²的模块，在国际机构首次获得12.1%的认证效率^[3]。我校程一兵教授团队的10cm×10cm玻璃基板钙钛矿太阳能电池组件制备技术也取得突破^[4]，国家光伏质量监督检验中心验证其相关组件光电转换效率为13.98%。

尽管钙钛矿太阳能电池的发展突飞猛进，但仍不够完善。钙钛矿太阳能电池中的透明电极多是氧化铟锡（ito）或掺氟氧化锡（fto）^[5]，这两种电极的问题是：1、ito或fto一般通过蒸发或溅射的方式沉积在衬底上，制备成本较高；2、制备ito所需的铟激光刻蚀性能较差，同时作为稀有元素，在自然界中贮存量少，价格较高；3、fto电极方阻稍大且透光率偏低；4、金属氧化物具有天然的脆性，不利于柔性器件的发展^[6][7]。为寻求替代品，近年来一维纳米结构如银纳米线（agnw）成为研究热点，银纳米线透明电极展现出优异的导电性和透光性，克服了传统 ito 透明电极的种种缺点，是面向各类柔性电子器件的理想透明电极方案^[8]。目前银纳米线的制备方法主要有范本法、多元醇法、软化学法、溶剂热法和辐射法。其中利用多元醇法制备银纳米线条件温和、成本低廉、过程简单，制备得到的银纳米线长径比易于调控，产物一致性强，因此被视为制备银纳米线的有效途径之一^[9]。

但是将银纳米线透明电极应用于钙钛矿太阳能电池还存在阻碍：由于钙钛矿材料为有机金属卤化物，其成膜前后会释放出过量的卤素^[10]，卤素对银有腐蚀作用，使得银纳米线透明电极的性能与寿命大打折扣。而钙钛矿材料释放卤素的原因在于它较差的热稳定性和水稳定性^[11]。为此，器件封装技术被应用于提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，例如kijung yong等人利用聚四氟乙烯疏水材料覆盖在钙钛矿材料表面^[12]，使得外界水蒸气难以接触钙钛矿材料从而防止它分解。但是封装方法不能防止钙钛矿内部水分的影响，难以从根本上提高钙钛矿材料的稳定性^[13]。更多研究者从分子层面入手，引入多功能交联剂，调控吸光层的晶粒尺寸、结晶度、致密性。例如，如在tio₂ /ch₃nh₃pbi₃界面间引入氨丙基三甲氧基硅烷交联剂^[14]，可以钝化tio₂表面，同时通过交联剂分子与钙钛矿之间的氢键作用力而获得更加致密的钙钛矿吸收层。也有研究者在电极和钙钛矿层之间引入可低温加工的燃烧溶胶-凝胶衍生的金属氧化物层复合层（zno）^[15],有效防止了钙钛矿层对银纳米电极的侵蚀，不过电池效率不够高。以上方法从不同角度在一定程度上防止了钙钛矿中的卤素离子对银电极的影响，不过我们仍有必要研究钙钛矿薄膜对银纳米线透明电极的侵蚀机理，研究环境、材料本身等因素对侵蚀的影响，对反应过程及产物进行分析，以此为基础，从而在今后的研究中探寻出合适的制备方法或者适宜的条件，使得银纳米线透明电极顺利应用于钙钛矿太阳能电池。

2. 研究的基本内容与方案

研究内容：制作出钙钛矿/银纳米线透明电极复合层，对实验前后的钙钛矿膜和银纳米线电极进行表征，观察它们的形貌，测试它们的光电性能，检测反应后的产物，最终推知反应过程。

研究目标：通过实验来解释钙钛矿对银纳米线透明电极侵蚀的动力学过程。

拟采用技术方案：采用多元醇法制备银纳米线，旋涂在基片表面得到银纳米线透明电极，主要用sem、xrd等对其进行表征。然后在原料浓度相同的条件下分别用一步溶液法和两步溶液法制备钙钛矿层，对其进行表征。将钙钛矿/银纳米线透明电极放置在有氧潮湿、无氧潮湿、无氧干燥、有氧干燥四种环境下，一段时间后再次对钙钛矿层及电极进行表征，主要观察钙钛矿层和银纳米线电极的形貌、性能、成分等的变化。通过将几组实验进行两两对比，可以分析氧气和水对钙钛矿层侵蚀银纳米电极的影响，用不同的方法制备钙钛矿层也会得到不同的结果，分析从什么时候开始银被侵蚀，根据实验反应生成的各种产物，得到可能的反应方程式，从而解释钙钛矿层侵蚀银纳米电极的过程。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告。

第4-8周：进一步完善研究目标，学习并掌握银纳米线透明电极的制备方法及性能表征方法。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张玮皓,彭晓晨,冯晓东.钙钛矿太阳能电池的研究进展[j].电子组件与材料,2014,33(8):7-11.

[2] 张华.高效钙钛矿太阳能电池器件工作机理、接口电荷传输材料、稳定性研究[d].武汉：华中科技大学,2016.