《分子雜合物材料的結構控制方法與物性研究》是依託武漢理工大學，由郭麗玲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：分子雜合物材料的結構控制方法與物性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭麗玲
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對分子組裝材料結構、能帶、物性的可設計性，本項目以有機-無機雜合物為對象，對設計方法、分子組裝方法、物性產生物理機制開展系統研究，在項目組已有工作基礎上，重點開展類鈣鈦礦結構單元變化、有機組元的大小與狀態對有機-無機分子雜合物電子結構的影響，從而形成有機-無機分子雜合物的設計原則，在此基礎上設計系列有機-無機分子雜合物，從結構、化學狀態、能譜、物性等深入研究產生的物理機理，並用於指導製備相應性能的新材料和獲得材料新性能，通過理論和實驗研究相互驗證，將不同功能有機組元、無機組元在分子層次的設計、組裝，提供信息技術需要的關鍵新材料，同時豐富材料設計方法。
結題摘要
本項目著眼於當前鈣鈦礦太陽能電池的研究熱點，針對有機-無機鈣鈦礦雜合物材料進行了理論計算、分子設計、薄膜製備以及性能最佳化，綜合研究了影響分子雜合物光電轉換性能的多種因素。採用多種低溫液相法在製備了高質量且均一的碘鉛甲胺光吸收層，巧妙的利用類鹵素SCN-對薄膜進行摻雜，使電池的效率由14.42%提高至16.76%；設計併合成了碘化亞錫基雜合物(4-XC6H4C2H4NH3)2SnI4(X=H, F, Cl)，針對性地通過有機元上的鹵素取代改變有機元與無機元之間的相互作用，從而改變無機元即鈣鈦礦層的鍵長鍵角，以降低雜合物的帶隙。所獲得得到三個雜合物相應的帶隙大小分別為1.78、1.34、1.32eV；採用原位反應法製備出緻密、均一的(C6H5C2H4NH3)2SnxPb1-xI4薄膜，通過調整雜合物中Sn和Pb的比例，實現了該類雜合物薄膜帶隙在1.70eV~2.40eV之間連續可調；製作了基於二維層狀鈣鈦礦吸光材料(PEA)2(MA)m-1 PbmI3m+1的異質結鈣鈦礦太陽電池器件。結果表明， m=3時電池的光電轉換性能最佳，這主要是由於(PEA)2(MA)2Pb3I10雜合物薄膜具有最小的帶隙、合適的能級結構以及有利於載流子傳輸的結晶生長取向；TiO2納米柱的引入可以有效的提高(PEA)2(MA)2Pb3I10太陽能電池的光電轉轉性能。當TiO2納米柱長度為600 nm時，所獲得的(PEA)2(MA)2Pb3I10鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換性能最優，其Voc為859 mV，Jsc為8.3 mA/cm2，ff為52.2%，η為3.72%。
