第六十二章 鈣鈦礦傳輸層

　　“吳菲菲學(xué)姐，可以給我介紹下你做的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域嗎？”

　　“可以啊，鈣鈦礦材料，是一類分子通式為ABX3的物質(zhì)，”吳菲菲道：

　　“對(duì)于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，A常用的分子結(jié)構(gòu)為CH3NH3和H2NCHNH2，分別簡(jiǎn)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(jīng)典的兩種鈣鈦礦材料的分子結(jié)構(gòu)就是MAPbI3和FAPbI3，分別是用MAI或FAI與碘化鉛混合制成。

　　這個(gè)領(lǐng)域現(xiàn)在主要問題是鉛的毒性，以及器件在空氣或高濕度環(huán)境下的不穩(wěn)定性?！?p>　　“可以拿它們做有機(jī)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?yàn)樾坑袡C(jī)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(jīng)典鈣鈦礦材料恐怕不太合適。

　　因?yàn)?，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(nèi)有很好的光吸收性能。

　　要是做傳輸層的話，會(huì)造成射入到有效層的太陽(yáng)光強(qiáng)度減少，降低光電轉(zhuǎn)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?！眳欠品频?。

　　許秋想了一會(huì)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(huì)對(duì)形成的鈣鈦礦材料的理化性質(zhì)造成影響，其中就包括改變禁帶寬度?！?p>　　吳菲菲在她的文件袋中翻出一篇文獻(xiàn)，遞給許秋，說道：

　　“這樣吧，我給你一篇綜述，上面有近些年來報(bào)道的鈣鈦礦材料的理化性質(zhì)，你可以對(duì)照著篩選一下?！?p>　　“好的。”

　　……

　　許秋現(xiàn)在面臨的第一個(gè)問題是，找到具有高禁帶寬度的鈣鈦礦材料。

　　對(duì)于半導(dǎo)體來說，如果光子的能量低于其禁帶寬度，則無(wú)法被半導(dǎo)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(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)小于1000納米內(nèi)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(gè)太陽(yáng)光譜，這也是硅電池光電轉(zhuǎn)換效率高的原因。

　　許秋翻閱文獻(xiàn)，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(gè)禁帶寬度值。

　　他仔細(xì)一看，原來是不同研究者采用的測(cè)試方法不同，分別用紫外光電子能譜、循環(huán)伏安法、光吸收邊換算等方法。

　　看來這禁帶寬度的數(shù)據(jù)也只能做為參考。

　　翻看了一會(huì)兒，他突然意識(shí)到一個(gè)問題，得先看看實(shí)驗(yàn)室里有什么試劑啊。

　　不然，好不容易找到了合適的材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(xiàn)在我常做的是兩種標(biāo)準(zhǔn)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(gè)半透明的樂扣盒，上面用記號(hào)筆標(biāo)有WFF?！?p>　　“好的?！?p>　　許秋做好防護(hù)措施，進(jìn)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(duì)他有用的藥品，氯化鉛和溴化鉛，可以將它們兩個(gè)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(rèn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)的MAI和碘化鉛等當(dāng)量混合，溶于DMF溶劑，溶液攪拌均勻后，以3000r.p.m.的轉(zhuǎn)速，旋涂30秒。

　　當(dāng)然這是MAPbI3的配方，只能參考。

　　許秋仿造她的配方，也用10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為條件，計(jì)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?yàn)橹芭涞挠行尤芤簳r(shí)隔太久，已經(jīng)不確定是否還能用了，所以他也配了最優(yōu)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(jī)停下，他用鑷子取下基片，發(fā)現(xiàn)上面的薄膜形貌并不好，表面是霧蒙蒙的，感覺像是結(jié)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(xù)換了另外兩種溶液，依然會(huì)出現(xiàn)白霧。

　　這是怎么回事呢？

　　涂出來的薄膜，看著就不對(duì)啊。

　　至少，要得到透明的薄膜才行。

　　許秋毫無(wú)鈣鈦礦旋涂經(jīng)驗(yàn)，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(jié)晶，有可能可以改善薄膜形貌。

　　不過這種方法比較考驗(yàn)時(shí)機(jī)，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?！?p>　　“好的，我試試看?！痹S秋道。

　　這時(shí)，他突然想到，能不能復(fù)制吳菲菲的技能呢？

　　“系統(tǒng)，吳菲菲的技能可以復(fù)制嗎？”

　　【可以?！?p>　　【檢測(cè)到溶液配制技能，是否進(jìn)行記錄？】

　　【檢測(cè)到旋涂技能，是否進(jìn)行記錄？】

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　　許秋被一連串的系統(tǒng)提示弄懵了，問道：

　　“記錄之后，會(huì)覆蓋原本陳婉清的技能嗎？”

　　【分為兩類情況，對(duì)于無(wú)差異性的技能，如清洗基片等，會(huì)覆蓋；對(duì)于有差異性的技能，如旋涂等，不會(huì)覆蓋，將分別記錄?！?p>　　“明白了，有差異性的技能，均記錄?！?p>　　【記錄完成?！?p>　　“那無(wú)差異性的技能，可以保留兩人中熟練度的最高的那個(gè)嗎？”

　　【可以，記錄完成?！?