卤素钙钛矿易挥发吗

钙钛矿太阳能电池是目前比较热门的研究对象，国内外很多课题组从事于这方面的研究。该类型电池的光吸收层材料为钙钛矿结构，因此被命名为钙钛矿太阳能电池。材料的禁带宽度可以通过改变组成物质的种类及比例来调控，能覆盖的光谱吸收范围宽至红外波段，同时具备载流子扩散距离长和迁移率高的优点。器件的光电转换效率从2009年报道的3.8%到如今的最高25.2%。在生产工艺上，能通过溶液旋涂法进行低温制备，整体制造成本较低，并且可以制备柔性器件。兼具上述优势，钙钛矿电池凭借其无比卓越的光电性质和前景巨大的发展空间得到了全世界的研究人员的认可，可以说是站在了太阳能电池舞台的中央。

作为光电材料广泛使用的卤素钙钛矿型晶体结构如上图所示。其中，A离子处于立方晶体结构的八个顶角位置，一般是正一价的阳离子，例如有机甲胺离子CH3NH3+、有机甲脒离子NH2CH=NH2+和无机铯离子（Cs+）等。B离子处于立方体的体心位置，通常是正二价的金属离子，例如亚铅离子（Pb2+）、亚锡离子（Sn2+）和亚锗离子（Ge2+）等。X 离子处于立方体的八个面心位置，大部分是负一价的卤素离子，例如氟离子（F-）、氯离子（Cl-）、溴离子（Br-）和碘离子（I-）等。A位离子的半径大小需要满足一定基本条件，必须能够填充构成钙钛矿晶体。一个B位离子和六个X位离子形成BX6型的八面体结构，A位离子半径必须足够延伸到该框架内。因此，A位离子的半径总是比B位离子半径大。钙钛矿型立方体结构稳定与否是由各离子之间的距离决定。

吸收光谱确实是很大的因素。航天用太阳能板用多种材料组合而成，而不仅仅是硅。每种材料都有自己对应的吸收光谱，这样能最大化地利用太阳光。但是这样造价太高。所以说造价也是一个重要的因素。制造商要在造价和效率间权衡。首先就是材料的禁带宽度，电池所吸收的每一个光子，无论它的能量有多么大，都只能产生一个电子空穴对。这一现象就可以将电池效率限制。再一个就是输出电压只能是禁带宽度电势差的一部分，对于硅，约是60%。还有就是温度的影响，电池的开路电压和填充因子都会随着温度升高而减小。载流子的寿命是很大的影响因素。至于光学损失，一个是表面反射和金属栅极的遮挡，再就是光子有可能直接穿出电池。钙钛矿太阳能电池的吸光材料通常采用铅或镍的卤化物，因其晶体结构与钙钛矿类似而得名。这类吸光材料光电性能优良、制造成本较低，是近年来太阳能发电领域的研究热点。韩国蔚山国立科技学院发布新闻公报说，新方法由该机构与韩国化学技术研究所、汉阳大学共同研发，关键在于减少吸光材料的结构缺陷。铅或镍的卤化物晶体结构中的微小缺陷会妨碍光能转化为电能，是限制钙钛矿太阳能电池转化效率的关键因素。此外，当少数载流子的扩散长度与硅片的厚度相当或超过硅片厚度时，背表面的复合速度对太阳能电池特性的影响也很明显。研究人员在作为原料的有机阳离子溶液中额外添加了碘离子，制造出了晶体结构缺陷较少的吸光材料。