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1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1目的及意义：目前，利用薄膜材料而制成的太阳能电池的性价比和应用的广泛程度仍然落后于传统的晶体硅太阳能电池。对于新一代的薄膜太阳能电池，国际上目前的主流的研发目标和方向为进一步提高其光电转换效率，以此同时降低其生产的成本，从而提高其性价比，增加其大规模商业化应用的可能性。近年来，钙钛矿太阳能电池进入了人们的视野，它具有原材料来源丰富、光电性质优越、制备成本低廉和易于溶液加工和低温制备（<150℃）方便等优点，成为光伏领域研究中一颗冉冉升起的新星。这里的钙钛矿指的是一种晶体结构，不是指的传统的钛酸钙(catio3)，而是指具有类似晶体结构的abx3有机无机杂化化合物。a位置一般为有机阳离子，在高温高湿条件或者长时间暴露在光照下，全无机钙钛矿易分解，所以在a位子引入有机阳离子以克服钙钛矿的热不稳定性问题；b位置为二价阳离子，一般最常用的是铅离子，但是因为铅离子有毒性，目前也在开展其他二价阳离子的研究；c位置为卤族元素。
在钙钛矿太阳能电池的结构中，有机无机杂化而形成的光吸收层是关键，它是产生光生载流子的主要载体，光吸收层的质量直接决定了电池的光电转换性能。有机组分在体系中主要起到实现结构可变性、可塑性和易加工性，提升结构的极性，增加电池的荧光效率；无机组分的作用主要表现在提升结构的电学特性、机械学特性和热稳定性。两种组分通过合适的配比相辅相成，充分发挥其特点和优势，可以让钙钛矿电池具有其他电池难以企及的性质和功能。
当前世界上钙钛矿太阳能电池的研究大多都是围绕三维钙钛矿分子杂合物而展开，但是随着人们研究的深入和对钙钛矿太阳能电池的了解越来越深刻，人们发现了基于三维钙钛矿材料而研制的太阳能电池存在着一些不可避免且很致命的缺点。它在高湿度或者高温的环境下的表现着实让人难以恭维，这使得它的寿命令人难以满意，稳定性很差，这些缺点使钙钛矿太阳能电池达不到大规模生产和广泛商业化的要求，严重阻碍了其发展。这时候，二维的钙钛矿电池就应运而生。人们对在太阳能电池中使用二维钙钛矿材料越来越感兴趣，部分原因就是由于含有大量具有疏水性的有机阳离子而改善了水分稳定性。二维钙钛矿材料是具有有机胺层与无机层互相交替的薄膜状结构，通过在多层膜中使用插层有机阳离子，使得它们的耐湿性和膜质量大大提高，这可能是因为长的有机阳离子链的疏水性和钙钛矿薄膜的高度定向性和致密性，使得外来水与钙钛矿不能做到直接接触。相对于三维结构，二维钙钛矿太阳能电池具有很多优势，其中有两点尤为突出，首先就是耐湿性和稳定性大幅增加，为商业化提供了可能；其次，对于插层的有机阳离子，组合和选择更加的丰富，材料的性能可以做到更加精确的控制和设计。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容：
（1）采用化学液相法制备均一性能优异的(cpea)2(ma)4-x（fa）xpb5i16薄膜。
（2）对所制备成的薄膜进行xrd和sem测试，分析研究有机阳离子掺杂对制备所得薄膜的微观形貌和结晶度的影响
3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4-14周：开展实验，采用热铸旋涂法制备均一性能优异的(clc6h4c2h4nh3)2(ch3nh3)4pb5i16薄膜，研究沉积有机阳离子掺杂对薄膜结构和光电性能的影响，研制(clc6h4c2h4nh3)2(ch3nh3)4pb5i16基钙钛矿电池原型器件。
第13-14周：总结数据，撰写毕业论文。
4. 参考文献（12篇以上）
1. Cao DH, Stoumpos CC,Farha OK, Hupp JT, Kanatzidis MG. 2D Homologous Perovskites asLight-Absorbing Materials for Solar Cell Applications. Journal ofthe American Chemical Society. 2015, 137(24): 7843-50.
2. Smith IC, Hoke ET, DiegoS., M.D. Mcgehee and H.I. Karunadasa, Layered Hybrid perovskite solar-Cellabsorber with enhanced moisture stability, Angew.Chem. 2014, 53: 11232-11235.
3. Yao K, Wang X, Xu Y, Li F,and Zhou L, Multilayered perovskite materials based on polymeric-ammoniumcations for stable large-area solar cell. Chem. Mater. 2016, 28: 131–3138.
4. Tsai H, Nie W,JeanChristophe Blancon, et al. High-efficiency two-dimensionalRuddlesden–Popper perovskite solar cells. Nature, 2016, 536(7616):1-15.
5. Chen Y, Sun Y, Peng J,Zhang W, Su X, Zheng K. et al. Tailoring organic cation of 2D air-stableorganometal halide perovskites for highly efficient planar solar cells. AdvEnergy Mater, 2017, 7(18): 1700162.
6. 江琳沁,林灵燕,颜峰坡,范宝殿,邱羽.烷胺基结构对钙钛矿材料光电性能及稳定性的影响[J].安徽工业大学学报(自然科学版),2018,35(01):39-44.
7. 赵电龙,李天姝,徐巧玲,王雪婷,张立军.卤化物钙钛矿光伏材料的优化设计研究进展[J].中国光学,2019,12(05):964-992.
8.宋鑫茹,闫君,陈云琳,戴春爱.单源热蒸镀法和一步旋涂法制备钙钛矿太阳能电池[J].硅酸盐通报,2019,38(10):3067-3070.
9. 刘晓敏,李亦回,王兴涛,赵一新.有机铵盐表面稳定化CsPbI_2Br全无机钙钛矿[J].物理学报,2019,68(15):148-154.
10. 韩娜,冀婷,崔艳霞,李国辉,张恒康,郝玉英.二维层状钙钛矿材料及其应用研究进展[J].激光与光电子学进展,2019,56(07):23-38.
11. 韦慧,汤洋,尤晖.制备方法对钙钛矿薄膜结构及形貌的影响[J].化工进展,2018,37(09):3528-3533.
12.韦慧,汤洋,尤晖.溶液法制备有机-无机杂化钙钛矿薄膜的研究进展[J].化工进展,2018,37(07):2672-2685
13. 麻艺炜,李惊涛.钙钛矿太阳电池中的液相制备法探究[J].化学工程,2018,46(05):6-11.
14. 陈皓然,夏英东,陈永华,黄维.低维钙钛矿:兼具高效率和稳定性的新型太阳能电池光吸收层候选材料[J].材料导报,2018,32(01):1-11
15. 王聪,代蓓蓓,于佳玉,王蕾,孙莹.太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展[J].硅酸盐学报,2017,45(11):1555-1568.
16.翟耀飞,高会,郜小勇,张鑫.一步旋涂法制备的钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜的热稳定性[J].郑州大学学报(理学版),2017,49(01):75-78.
17. 季庚午,张晓楠,杨迎国,赵滨,文闻,高兴宇.前驱体混合比例对CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜微观结构及光伏器件性能的影响[J].核技术,2016,39(12):5-13.
18. 李新利,陈永超,李丽华,马战红,任凤章,卢景霄,黄金亮.一步溶液法制备有机-无机杂化钙钛矿薄膜[J].半导体技术,2017,42(08):620-625.
19. 王鲜,郭丽玲,胡伟达,刘韩星,欧阳世翕.有机-无机分子组装层状类钙钛矿结构与特性[J].功能材料与器件学报,2004(04):503-508.
20. Yang Z.; Cai B.; Zhou B.; Yao T.; YuW.; Liu S.; Zhang W.-H. C.; Li, C. Li, An up-scalable approach toCH3NH3PbI3compact films for high-performance perovskite solar cells. NanoEnergy 2015,
15,670678.
21. NiuG.; Guo X.; Wang L. Review of recent progress in chemical stability ofperovskite solar cells. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 8970
8980.
22. NAMJ K, CHAI S U, CHA W, et al. Potassium incorporation for enhanced performanceand stability of fully inorganic cesium lead halide perovskite solar cells [J].Nano Lett, 2017, 17(3): 2028–2033.
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