四硫富瓦烯的铋化合物的制备与性质研究【字数：9512】
随着太阳能电池的不断发展，有机-无机杂化钙钛矿的低成本、高转化效率吸引了人们的注意，其能量转化率目前为止已提高到22.1%。然而，常见的铅卤钙钛矿的稳定性很差，且铅易从薄膜中脱离出来，从而对环境造成污染。为了提高钙钛矿材料的稳定性和可控性，本文设计合成了一种有机-无机碘化铋光电材料，并对其性质进行了研究。本文使用溶剂热法，以四硫富瓦烯（TTF）为有机阳离子与铋离子合成了化合物1 (TTF)BiI4，利用X-射线单晶衍射和红外光谱对化合物的结构进行了初步表征，显示该晶体是单核化合物。通过紫外-近红外光谱研究了化合物1的紫外吸收特征。电子自旋顺磁共振光谱显示，化合物中存在TTF?+自由基。通过自制的Schottky器件研究了材料的光电流响应性质。
目录
1绪论 1
1.1引言 1
1.2太阳能电池的研究背景与发展历程 1
1.2.1晶硅太阳能电池 2
1.2.2多元化薄膜太阳能电池 2
1.2.3新型太阳能电池 3
1.3有机无机杂化钙钛矿的基本性质 3
1.3.1晶体结构 3
1.3.2钙钛矿材料的光吸收性质 3
1.3.3钙钛矿材料的元素调控 5
1.4钙钛矿太阳能电池的工作原理 6
1.5钙钛矿太阳能电池的制备方法 6
1.5.1常压溶剂热法 6
1.5.2离子交换法 7
1.5.3液相法 7
1.5.4气相法 7
1.5.5旋涂法 7
1.6钙钛矿太阳能电池的发展趋势 8
1.7四硫富瓦烯作为有机阳离子的简述 8
1.8本课题的研究意义 9
2实验部分 10
2.1实验与测试器材 10
2.2实验药品 10
2.3化合物的合成与处理 10
2.3.1合成晶体的实验方法 10
3结果与讨论 13
3.1化合物1的结构与性能测试 13
3.1.1化合物1的红外光谱谱图 13
3.1.2化合物1的晶体结构和性质 14
3.1.3化合物1的紫外光谱 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
图 15
3.1.4化合物1的XRD测试分析 16
3.1.5化合物1的电化学测试分析 16
3.1.6化合物1的光电流测试分析 17
3.1.7化合物1的ESR测试分析 18
3.2有机无机钙钛矿的稳定性与影响因素 19
4小结 20
参考文献 21
致谢 22
1绪论
1.1引言
众人周知，能源在人类文明发展的道路上起着重要的推动作用。随着社会的不断发展，新能源不断被发掘与运用，而太阳能作为一种清洁能源，它的可持续再生、分布广泛等特点解决了人类能源研究的方向。太阳能电池利用半导体的光伏效应，将太阳的辐射直接转换为电能来利用，其被运用于高速发展的商业生产中，然而这仍存在着成本高和效率低的问题。
欧洲的一所研究中心在很多年之前发言表明，在未来的能源研究中，太阳能能源所占的比例会不断地上涨[1]。目前所有新兴产业中太阳能能源发展史迅速稳定，预计22世纪再生资源的发展速度会持续推高[2]。随着环境的恶化，太阳能电池可以有效解决能源问题，因此世界对此方向发展的态度都十分积极[3]。种种现象表明太阳能的开发与未来的能源供应和人类长期利益密切相关。
太阳能电池作为能源的一部分，多数研究者的重大投资，作为一种新的混合型太阳能电池项目，近两年来被迅速关注。而我们对太阳能的利用不受地域的限制，像对我国的高原地带、山区边远地带等一切能源供给不足的地方来说是一种具有优势的能源，所以太阳能是最具前景的新能源。
1.2太阳能电池的研究背景与发展历程
太阳能电池板是太阳能光伏系统的核心，是一种利用光伏效应将其转化为电能的设备。法国实验物理学家Becquerel是于1839年首位在溶液中发现了光伏效应。1887年，Hertz在文章中指出，物质在具有足够的电磁辐射能量后，电子就从物质中出现了[4]。1905年，Einstein通过发表的光电现象理论，获得了诺贝尔奖。而在1954年，美国的一个实验组研究出了单晶硅太阳能电池，光电转换效率(PCE)已经达到6%[57]。随着新能源领域的不断发展，太阳能电池的种类也扩大了。
太阳能电池是由硅、镉等半导体材料，加入硼、磷等元素后制成的，其在光照下产生光电流而导致发电。而根据材料的不同会分为下列不同种类的太阳能电池。
现在，太阳能电池已成为各个国家的研究热潮，越来越多的研究者投入到这项研究之中。而像太阳能热水器、太阳能汽车、太阳能服装等光电产品也是不断映入人们的眼帘中。
截止2018年6月底，由于光伏电池的技术水平稳定发展，我国产品的出口率在稳步增长中[8]。在我国的产业布局中，太阳能电池产业主要集中在山东、湖南、江苏等地的郊区，通过这些地区企业的重点发展，从而带领着我们各个地区产业的发展。
1.2.1晶硅太阳能电池
19世纪80年代，半导体金属结的发现使得人类登上了光伏发电的历史舞台，有文献记载在半导体硒的表面涂上一层薄薄的金层，再通过一定的工艺就可以得到一个半导体的金属结。从严格意义上来说，它是人类在研究光伏发电历程中发现的第一块真正的太阳能电池，它的发现使得这一场浩大的“舞台剧”拉开了帷幕。而在此之前三十年，贝尔实验室制作出第一块晶硅太阳能电池也在此时爆发研究热潮。
硅基太阳能电池在市场上有着显著的地位，大约占市场份额的66%左右，其中单晶硅和多晶硅占90%左右。单晶硅电池作为高纯硅之一，约99.999%左右，是市场上普遍的光伏产品，也是这类太阳能电池中比较成熟的一个。它有着较高的转化效率，后来受着经济市场的影响，硅的价格大幅度上涨，这使晶硅电池的发展受到了限制，因为晶硅电池对原材料硅不仅需求量大，而且要求纯度要达到一定的标准。所以，晶硅电池最大的障碍之一就是成本太高，成本是制约和阻碍晶硅电池发展和大规模产业化的主要因素。而如何降低单晶硅的生产成本，这是在制作这类太阳能电池所要思考的问题。[9]
目录
1绪论 1
1.1引言 1
1.2太阳能电池的研究背景与发展历程 1
1.2.1晶硅太阳能电池 2
1.2.2多元化薄膜太阳能电池 2
1.2.3新型太阳能电池 3
1.3有机无机杂化钙钛矿的基本性质 3
1.3.1晶体结构 3
1.3.2钙钛矿材料的光吸收性质 3
1.3.3钙钛矿材料的元素调控 5
1.4钙钛矿太阳能电池的工作原理 6
1.5钙钛矿太阳能电池的制备方法 6
1.5.1常压溶剂热法 6
1.5.2离子交换法 7
1.5.3液相法 7
1.5.4气相法 7
1.5.5旋涂法 7
1.6钙钛矿太阳能电池的发展趋势 8
1.7四硫富瓦烯作为有机阳离子的简述 8
1.8本课题的研究意义 9
2实验部分 10
2.1实验与测试器材 10
2.2实验药品 10
2.3化合物的合成与处理 10
2.3.1合成晶体的实验方法 10
3结果与讨论 13
3.1化合物1的结构与性能测试 13
3.1.1化合物1的红外光谱谱图 13
3.1.2化合物1的晶体结构和性质 14
3.1.3化合物1的紫外光谱 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
图 15
3.1.4化合物1的XRD测试分析 16
3.1.5化合物1的电化学测试分析 16
3.1.6化合物1的光电流测试分析 17
3.1.7化合物1的ESR测试分析 18
3.2有机无机钙钛矿的稳定性与影响因素 19
4小结 20
参考文献 21
致谢 22
1绪论
1.1引言
众人周知，能源在人类文明发展的道路上起着重要的推动作用。随着社会的不断发展，新能源不断被发掘与运用，而太阳能作为一种清洁能源，它的可持续再生、分布广泛等特点解决了人类能源研究的方向。太阳能电池利用半导体的光伏效应，将太阳的辐射直接转换为电能来利用，其被运用于高速发展的商业生产中，然而这仍存在着成本高和效率低的问题。
欧洲的一所研究中心在很多年之前发言表明，在未来的能源研究中，太阳能能源所占的比例会不断地上涨[1]。目前所有新兴产业中太阳能能源发展史迅速稳定，预计22世纪再生资源的发展速度会持续推高[2]。随着环境的恶化，太阳能电池可以有效解决能源问题，因此世界对此方向发展的态度都十分积极[3]。种种现象表明太阳能的开发与未来的能源供应和人类长期利益密切相关。
太阳能电池作为能源的一部分，多数研究者的重大投资，作为一种新的混合型太阳能电池项目，近两年来被迅速关注。而我们对太阳能的利用不受地域的限制，像对我国的高原地带、山区边远地带等一切能源供给不足的地方来说是一种具有优势的能源，所以太阳能是最具前景的新能源。
1.2太阳能电池的研究背景与发展历程
太阳能电池板是太阳能光伏系统的核心，是一种利用光伏效应将其转化为电能的设备。法国实验物理学家Becquerel是于1839年首位在溶液中发现了光伏效应。1887年，Hertz在文章中指出，物质在具有足够的电磁辐射能量后，电子就从物质中出现了[4]。1905年，Einstein通过发表的光电现象理论，获得了诺贝尔奖。而在1954年，美国的一个实验组研究出了单晶硅太阳能电池，光电转换效率(PCE)已经达到6%[57]。随着新能源领域的不断发展，太阳能电池的种类也扩大了。
太阳能电池是由硅、镉等半导体材料，加入硼、磷等元素后制成的，其在光照下产生光电流而导致发电。而根据材料的不同会分为下列不同种类的太阳能电池。
现在，太阳能电池已成为各个国家的研究热潮，越来越多的研究者投入到这项研究之中。而像太阳能热水器、太阳能汽车、太阳能服装等光电产品也是不断映入人们的眼帘中。
截止2018年6月底，由于光伏电池的技术水平稳定发展，我国产品的出口率在稳步增长中[8]。在我国的产业布局中，太阳能电池产业主要集中在山东、湖南、江苏等地的郊区，通过这些地区企业的重点发展，从而带领着我们各个地区产业的发展。
1.2.1晶硅太阳能电池
19世纪80年代，半导体金属结的发现使得人类登上了光伏发电的历史舞台，有文献记载在半导体硒的表面涂上一层薄薄的金层，再通过一定的工艺就可以得到一个半导体的金属结。从严格意义上来说，它是人类在研究光伏发电历程中发现的第一块真正的太阳能电池，它的发现使得这一场浩大的“舞台剧”拉开了帷幕。而在此之前三十年，贝尔实验室制作出第一块晶硅太阳能电池也在此时爆发研究热潮。
硅基太阳能电池在市场上有着显著的地位，大约占市场份额的66%左右，其中单晶硅和多晶硅占90%左右。单晶硅电池作为高纯硅之一，约99.999%左右，是市场上普遍的光伏产品，也是这类太阳能电池中比较成熟的一个。它有着较高的转化效率，后来受着经济市场的影响，硅的价格大幅度上涨，这使晶硅电池的发展受到了限制，因为晶硅电池对原材料硅不仅需求量大，而且要求纯度要达到一定的标准。所以，晶硅电池最大的障碍之一就是成本太高，成本是制约和阻碍晶硅电池发展和大规模产业化的主要因素。而如何降低单晶硅的生产成本，这是在制作这类太阳能电池所要思考的问题。[9]
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