钙钛矿卤素离子交换

① 高中生应该会做的化学实验

全国高中化学竞赛大纲说明：
1. 本基本要求旨在明确全国初赛和决赛试题的知识水平，作为试题命题的依据。本基本要求不涉及国家队选手选拔的要求。
2. 现行中学化学教学大纲、新近发布的普通高中化学课程标准实验教科书（A1-2，B1-6）及高考说明规定的内容均属初赛要求。具有高中文化程度的公民的常识以及高中数学、物理、生物、地理与环境科学等学科的基本内容（包括与化学相关的我国基本国情、宇宙、地球的基本知识等）也是化学竞赛的内容。初赛基本要求对某些化学原理的定量关系、物质结构、立体化学和有机化学作适当补充，一般说来，补充的内容是中学化学内容的自然生长点。
3. 决赛基本要求是在初赛基本要求的基础上作适当补充。
4. 全国高中学生化学竞赛是学生在教师指导下的研究性学习，是一种课外活动。课外活动的总时数是制定竞赛基本要求的重要制约因素。本基本要求估计初赛基本要求需40单元（每单元3小时）的课外活动（注：40单元是按高一、高二两年约40周，每周一单元计算的）；决赛基本要求需追加30单元课外活动（其中实验至少10单元）（注：30单元是按10、11和12月共三个月约14周，每周2～3个单元计算的）。
5. 最近三年同一级别竞赛试题涉及符合本要求的知识自动成为下届竞赛的要求。
6. 本基本要求若有必要做出调整，在竞赛前三个月发出通知。新基本要求启用后，原基本要求自动失效。

初赛：
1. 有效数字。在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量仪器（天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等等）测量数据的有效数字。运算结果的有效数字。
2. 气体。理想气体标准状态。理想气体状态方程。气体密度。分压定律。气体相对分子质量测定原理。气体溶解度（亨利定律）。
3. 溶液。溶液浓度。溶解度。溶液配制（按浓度的精确度选择仪器）。重结晶及溶质/溶剂相对量的估算。过滤与洗涤(洗涤液选择、洗涤方式选择)。溶剂（包括混合溶剂）。胶体。
4. 容量分析。被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等基本概念。酸碱滴定的滴定曲线（酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系）。酸碱滴定指示剂的选择。高锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的基本滴定反应。分析结果的计算。分析结果的准确度和精密度。
5. 原子结构。核外电子运动状态: 用s、p、d等来表示基态构型（包括中性原子、正离子和负离子）核外电子排布。电离能、电子亲合能、电负性。
6. 元素周期律与元素周期系。主族与副族。过渡元素。主、副族同族元素从上到下性质变化一般规律；同周期元素从左到右性质变化一般规律。原子半径和离子半径。s、p、d、ds、f-区元素的基本化学性质和原子的电子构型。元素在周期表中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与价电子数）的关系。最高氧化态与族序数的关系。对角线规则。金属性、非金属性与周期表位置的关系。金属与非金属在周期表中的位置。半金属。主、副族重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要形态。铂系元素的概念。
7. 分子结构。路易斯结构式（电子式）。价层电子对互斥模型对简单分子（包括离子）几何构型的预测。杂化轨道理论对简单分子（包括离子）几何构型的解释。共价键。键长、键角、键能。σ 键和π 键。离域π 键。共轭（离域）的一般概念。等电子体的一般概念。分子的极性。相似相溶规律。
8． 配合物。路易斯酸碱的概念。配位键。重要而常见的配合物的中心离子（原子）和重要而常见的配体（水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等）。螯合物及螯合效应。重要而常见的络合剂及其重要而常见的配合反应。配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的联系（定性说明）。配合物几何构型和异构现象基本概念。配合物的杂化轨道理论。八面体配合物的晶体场理论。Ti(H2O)63+的颜色。
9． 分子间作用力。范德华力。氢键。其他分子间作用力的一般概念。
10. 晶体结构。晶胞。原子坐标。晶格能。晶胞中原子数或分子数的计算及与化学式的关系。分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。配位数。晶体的堆积与填隙模型。常见的晶体结构类型，如NaCl、CsCl、闪锌矿（ZnS）、萤石（CaF2）、金刚石、石墨、硒、冰、干冰、尿素、金红石、钙钛矿、钾、镁、铜等。
11. 化学平衡。平衡常数与转化率。弱酸、弱碱的电离常数。溶度积。利用平衡常数的计算。熵的概念。
12. 离子方程式的正确书写。
13. 电化学。氧化态。氧化还原的基本概念和反应的书写与配平。原电池。电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。标准电极电势。用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。电解池的电极符号与电极反应。电解与电镀。电化学腐蚀。常见化学电源。pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应影响的定性说明。
14. 元素化学。卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅、硼、铝。碱土金属、碱金属、稀有气体。钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨。过渡元素氧化态。氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。常见难溶盐。氢化物的基本分类和主要性质。常见无机酸碱的形态和基本性质。水溶液中的常见离子的颜色、化学性质、定性检出（不使用特殊试剂）和分离。制备单质的一般方法。
15. 有机化学。有机化合物基本类型——烷、烯、炔、环烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺、酰胺、硝基化合物、磺酸的系统命名、基本性质及相互转化。异构现象。C=C加成。马可尼科夫规则。C=O加成。取代反应。芳香烃取代反应及定位规则。芳香烃侧链的取代反应和氧化反应。碳链增长与缩短的基本反应。分子的手性及不对称碳原子的R、S构型判断。糖、脂肪、蛋白质。
16. 天然高分子与合成高分子化学初步知识。

决赛：
本基本要求在初赛要求基础上增加下列内容，不涉及微积分。
1. 原子结构。四个量子数的物理意义及取值。单电子原子轨道能量的计算。S、p、d原子轨道图像。
2. 分子结构。分子轨道基本概念。定域键键级。分子轨道理论对氧分子、氮分子、一氧化碳分子、一氧化氮分子的结构和性质的解释。一维箱中粒子能级。超分子基本概念。
3. 晶体结构。点阵的基本概念。晶系。宏观对称元素。十四种空间点阵类型。
4. 化学热力学基础。热力学能（内能）、焓、热容、自由能和熵的概念。生成焓、生成自由能、标准熵及有关计算。自由能变化与反应的方向性。吉布斯-亥姆霍兹方程及其应用。范特霍夫等温方程及其应用。标准自由能与标准平衡常数。平衡常数与温度的关系。热化学循环。热力学分解温度（标态与非标态）。相、相律和相图。克拉贝龙方程及其应用(不要求微积分)。
5. 稀溶液通性（不要求化学势）。
6. 化学动力学基础。反应速率基本概念。反应级数。用实验数据推求反应级数。一级反应积分式及有关计算（速率常数、半衰期、碳-14法推断年代等等）。阿累尼乌斯方程及计算（活化能的概念与计算；速率常数的计算；温度对速率常数影响的计算等）。活化能与反应热的关系。反应机理一般概念。推求速率方程。催化剂对反应影响的本质。
7. 酸碱质子理论。缓冲溶液。利用酸碱平衡常数的计算。溶度积原理及有关计算。
8. Nernst方程及有关计算。原电池电动势的计算。pH对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。
9. 配合物的配位场理论的初步认识。配合物的磁性。分裂能与稳定化能。利用配合物的平衡常数的计算。络合滴定。软硬酸碱。
10. 元素化学描述性知识达到国际竞赛大纲三级水平。
11. 自然界氮、氧、碳的循环。环境污染及治理、生态平衡、绿色化学的一般概念。
12. 有机化学描述性知识达到国际竞赛大纲三级水平(不要求不对称合成,不要求外消旋体拆分)。
13. 氨基酸、多肽与蛋白质的基本概念。DNA与RNA。
14. 糖的基本概念。葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖。糖苷。纤维素与淀粉。
15. 简单有机化合物的系统命名。
16. 有机立体化学基本概念。构型与构象。顺反异构（trans-、cis-和Z-、E-构型）。手性异构。endo-和exo-。D,L构型。
17. 利用无机和有机的基本反应对简单化合物的鉴定和结构推断。
18. 有机制备与有机合成的基本操作。电子天平。配制溶液、加热、冷却、沉淀、结晶、重结晶、过滤（包括抽滤）、洗涤、蒸发浓缩、常压蒸馏与回流、倾析、分液、搅拌、干燥。通过中间过程检测（如pH、温度、颜色等）对实验条件进行控制。产率和转化率的计算。实验室安全与事故紧急处置的知识与操作。废弃物处置。仪器洗涤和干燥。实验工作面的安排和整理。原始数据的记录。
19. 常见容量分析的基本操作、基本反应及分析结果的计算。容量分析的误差分析。
20. 分光光度法。比色分析。

国际大纲一级要求：
1． 电子构型：主族、Pauli摒斥原理、Hund规则。
2． 周期性（主族）：电负性、原子的大小、最高氧化数。
3． 物理性质的周期性（主族）：熔点、沸点、金属性。
4． 命名：主族化合物、过渡金属化合物、配位数。
5． 计量学：配平方程式、质量与体积关系、实验式、阿佛加德罗数、浓度计算。
6． 同位素：核子的计算、放射性衰变。
7． s区：Ⅰ，Ⅱ族金属与水反应的产物及产物的碱度、金属与卤素反应的产物、重元素的反应性更强。
8． p区：最简非金属氢化物计量学、CH4，NH3，H2S，H2O，HX的酸碱性、NO与O2反应生成NO2、NO2与N2O4的平衡、NO2与水反应的产物、HNO2及其盐作还原剂、HNO3及其盐作氧化剂、B(III) Al(III) Si(IV) P(V) S(IV) S(VI) O(II) F(I) Cl(I) Cl(III),Cl(V) Cl(VII)是第2,3周期元素与卤素和含氧阴离子的化合物的正常氧化态、非金属氧化物与水的反应及生成的酸的计量学、从F2到Cl2的卤素氧化性和反应性的递减。
9． d区：Cr(III) Cr(VI) Mn(II) Mn(IV) Mn(VII) Fe(II) Fe(III) Co(II) Ni(II) Cu(I) Cu(II) Ag(I) Zn(II) Hg(I) Hg(II)是d区的常见元素的常见氧化态、Cr Mn Fe Ni Co溶于稀盐酸，而Cu Ag Hg不溶、Cr(OH)3 Zn(OH)2是两性的而其它氢氧化物不呈两性、MnO4－ CrO4－ Cr2O72－是强氧化剂。
10． 其它无机化学问题：H2SO4 NH3 Na2CO3 Na Cl2和NaOH的工业制法。
11．烷：丁烷的异构体、命名（IUPAC）、物理性质的趋势、取代（例如与Cl2）产物、环烷的命名。
12．烯：平面结构、E/Z（cis/trans）异构、与Br2，HBr的加成产物。
13．炔：线性结构。
14．芳香烃：苯的化学式、电子的离域、共振的稳定化作用。
15．醇与酚：氢键——醇与醚对比、烯烃的氢化、甘油的化学式。
16．羰基化合物：命名、制备（醇的氧化）、反应（醛的氧化）。
17．羧酸：与醇反应产物（酯）、草酸（名称与化学式）。
18．含氮化合物：胺类是碱。
19．大分子：肥皂的制造；聚合反应的产物（乙烯的）。
20．氨基酸与肽：氨基酸的离子性结构、肽的结合。
21．蛋白质：蛋白质的一级结构。
22．化学平衡：化学平衡的动态模型、化学平衡的相对浓度表达式。
23．离子平衡：酸碱的Arrhenius理论、质子理论,共轭酸碱、pH的定义、水的离子积、共轭酸碱的Ka和Kb的相互关系、盐的水解、溶度积的定义、用溶度积计算溶解度（水中的）、用Ka计算弱酸的pH。
24．电极平衡：电动势的定义、第一类电极、标准电极电势。
25．均相体系的动力学：影响反应速率的因素、速率方程、速率常数。
26．相的体系：理想气体方程、分压的定义。
27．分析化学：移液管的使用、滴定管的使用、酸度法中指示剂的选择、Ag+,Ba2+,Cl－,SO42－的鉴定、Al3+,NO2-,NO3-,Bi3+的鉴定、K,Ca,Sr的焰色法。
28．络合物：写出络合反应。

国际竞赛大纲的二、三级知识不要求记忆。

国际化学竞赛大纲实验要求：
1．无机物与有机物的合成
1．1 使用燃具和电热板加热 1
1．2 液体的加热 1
1．3 易燃物和易燃材料的处理与操作 1
1．4 用分析天平称量 1
1．5 量筒、移液管、滴定管的使用 1
1．6 由固体和溶剂制备溶液 1
1．7 溶液的混合与稀释 1
1．8 液体的混合与搅拌 1
1．9 搅拌器和电磁搅拌器的使用 2
1．10 滴液漏斗的使用 1
1．11 在平底烧瓶里进行合成—一般原理 1
1．12 在圆底烧瓶里进行合成—一般原理 1
1．13 在密闭仪器装置里进行合成——一般原理 1
1．14 用微型仪器进行合成 3
1．15 回流下加热反应混合物 2
1．16 常压蒸馏 2
1．17 减压蒸馏 3
1．18 水蒸气蒸馏 3
1．19 透过平摊的滤纸的过滤 1
1．20 透过卷拢的滤纸的过滤 1
1．21 减压水泵操作 1
1．22 布氏漏斗操作 1
1．23 玻璃漏斗（垂熔漏斗、烧结漏斗）过滤 1
1．24 倾析法洗涤沉淀 1
1．25 在漏斗上洗涤沉淀 2
1．26 在漏斗上用恰当的溶剂干燥沉淀 2
1．27 在水溶液中重结晶 1
1．28 在给定的（已知的）有机溶剂里进行重结晶 2
1．29 选择适当的溶剂进行重结晶 3
1．30 在干燥箱里进行干燥 2
1．31 在保干器里进行干燥 2
1．32 洗气瓶的连结和使用 2
1．33 用不相溶的溶剂进行萃取 1
2．无机物和有机物的鉴定——一般原理
2．1 试管反应 1
2．2 使用点滴板和滤纸的反应操作技术 1
2．3 命题人选定某些阳离子和阴离子进行分组反应检出 2
2．4 命题人选定某些阳离子和阴离子通过个别反应检出 2
2．5 命题人选定某些阳离子和阴离子通过特殊反应检出 3
2．6 用铂丝、MgO棒、钴玻璃的焰色反应检出元素 2
2．7 使用手持光谱仪/煤气灯光谱仪 3
2．8 使用Kofler熔点测定仪或类似仪器 3
2．9 命题人选定有机物基本官能团的定性检出 2
2．10 使用特殊试剂检出有机物 3
3．无机物和有机物的测定——一般原理
3．1 利用沉淀反应的定量测定 2
3．2 沉淀在坩埚里灼烧 1
3．3 容量分析 1
3．4 滴定的规则 1
3．5 移液球的使用 1
3．6 标准溶液的制备 2
3．7 酸碱滴定 2
3．8 酸碱滴定中的指示剂变色 2
3．9 直接滴定与间接滴定（返滴定） 3
3．10 磁性测定 3
3．11 碘量法 3
3．12 基于氧化还原反应的其他测定类型 3
3．13 配合滴定 3
3．14 配合滴定中溶液的颜色变化 3
3．15 沉淀滴定 3
3．16 量热滴定 3
4．特殊测量和操作步骤
4．1 用pH计的测量2
4．2 薄层色谱 3
4．3 柱层析 3
4．4 离子交换分离3
4．5 紫外可见光谱 3
4．6 电导测定3
5．实验结果处理
5．1 有效数字、作图、误差分析 1
6．所有未在上表中提到的，命题人确定的实验技术均自动地属于三级。

② cate的功函数很高，而且很难掺杂，请问目前采用什么工艺解决

通过共轭聚合物电解质的电荷掺杂得到了基于溶液法的掺杂薄膜。

参考资料：
【引言】
在制作高性能半导体器件的过程中，需要通过电极和半导体层间良好的欧姆接触注入最大的电流密度。要得到欧姆接触，就要求电极分别通过空穴和电子的注入得到高和低的功函数，这里所说的功函数，就是将电子从费米能级转移到真空环境中所需的最小能量。然而，要得到具有足够高或低功函数的导电层是极具挑战的，尤其是对基于溶液法的半导体器件。空穴注入的聚合物有机半导体具有有限但极高的功函数，不过制备具有极低功函数的电子注入材料还是很困难的。其中的关键问题就是去掺杂薄膜层的稳定以及抑制掺杂离子的迁移。
【成果简介】
近日，来自新加坡国立大学的Cindy G.Tang, Mervin C. Y. Ang, Kim-Kian Choo（共同通讯）在Nature上报道了一种通用的思路来达到去掺杂薄膜层的稳定并抑制掺杂离子的迁移。通过共轭聚合物电解质的电荷掺杂得到了基于溶液法的掺杂薄膜，其具有较宽的功函数（3.0-5.8 eV），并且，掺杂薄膜由于内部的离子交换形成了自补偿的重掺杂聚合物。聚合物骨架上的移动载流子因为共价连接的反离子而得到补偿。自补偿的掺杂聚合物仅仅在表面上像是自掺杂聚合物，其原因就在于掺杂电荷载流子的分离和自补偿，这使得可以通过使用更强的掺杂剂得到极高或极低的功函数。
实验表明，基于溶液法的欧姆接触可以用于高效有机发光二极管、太阳能电池、光电二极管和晶体管，此外，还可应用在全载流子欧姆注入的聚芴中（一种宽禁带的蓝光聚合物有机半导体发光二极管基准物质）。此外，通过掺杂的聚合电解质作用，金属电极可以转变为高效的空穴或电子注入接触，这就使得双极场效应晶体管转变为p-沟道或n-沟道晶体管成为可能。这种研究方法不仅可以在有机半导体中形成欧姆接触，也可应用于其他半导体材料中，比如钙钛矿、量子点、纳米管以及二维材料。

③ 金属卤素钙钛矿具有哪些优异的光学和电学性能

金属卤素钙钛矿纳米晶具有
荧光效率高、色纯度高、光谱可调并覆盖整个可见光波段、易合成等优点。
其中研究最为广泛的两种金属卤素钙钛矿体系是甲胺基钙钛矿和铯基钙钛矿纳米晶。它们在绿光波段的光学性能最佳，在同等制备条件下相比于其他波段荧光效率最高且稳定性最好。随着合成方法的不断改进优化，这两类绿光钙钛矿纳米晶的光学品质日益提高（半高宽<20 nm，荧光效率可达100%），稳定性也日益改善。

④ 化合物半导体薄膜 钙钛矿是半导体吗

化合物半导体薄膜 钙钛矿是半导体
飞秒检测发现钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，即是将染料敏化太阳能电池中的染料作了相应的替换。在这种钙钛矿结构（，图1）中，A一般为甲胺基，和也有报道；B多为金属Pb原子，金属Sn也有少量报道；X为Cl、Br、I等卤素单原子或混合原子。目前在高效钙钛矿型太阳能电池中，最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺（），它的带隙约为1.5 eV。
在接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。由于钙钛矿材激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者形成激子。而且，因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，所以载流子的扩散距离和寿命较长。例如，的载流子扩散长度至少为100nm，而的扩散长度甚至大于。这就是钙钛矿太阳能电池优异性能的来源。

⑤ CsCu2I3如何溶解

近照明在人类社会无处不在，其消耗的电量占全人类用电总量的五分之一。最近，铅基卤素钙钛发光二极管(LED)因其优异的发光性能引起了人们的广泛关注，其最高外量子效率目前已经超过了20%，可以和商业化的LED性能媲美。但是，铅基卤素钙钛矿中含有有毒的铅元素，会破坏人类的神经系统和当地的生态系统。此外，铅基卤素钙钛矿稳定性差，对水，氧，热等外界因素敏感，也是其致命的缺点。因此，开发无毒，稳定性高的钙钛矿或钙钛矿变体是走向实际应用的关键一步。

华中科技大学唐江教授课题组郭庆勋博士等采用环境友好，高稳定性的CsCu2I3作为发光层，使用真空沉积法制备了CsCu2I3发光二极管，实现了10 cd/m2的发光亮度和0.02%的外部量子效率(EQE)。CsCu2I3的“软”晶格特性使其具有很强的光声耦合作用，其受激发后产生的电子-空穴对很容易引起晶格畸变从而被晶格捕获，形成自限域态激子(STE)。



图1：(a) 电流密度-电压(J-V)和亮度-电压(L-V)曲线；(b) CsCu2I3LED的EQE曲线；(c) CsCu2I3LED的CIE颜色坐标。

据我们所知，这是第一次通过真空沉积技术成功实现了基于STE材料CsCu2I3的电致发光。相比于目前常用来制备钙钛矿层的溶液加工法，真空沉积技术有着制备环境可控，重复性高和大面积制备的优点，更有希望实现钙钛矿商业化应用的批量生产。这篇工作创新性的通过真空沉积法制备了CsCu2I3发光层实现了STE材料的电致发光，为钙钛矿材料的制备提供另外一种新颖可靠的工艺路线，其制备的黄光LED也有希望为产业界的黄光照明和显示应用给出新方向。

Light-emitting diodes based on all-inorganic copper halide perovskite with self-trapped excitons

Nian Liu, Xue Zhao, Mengling Xia, Guangda Niu, Qingxun Guo, Liang Gao, Jiang Tang

J. Semicond. 2020, 41(5): 052204

doi: 10.1088/1674-4926/41/5/052204

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⑥ 染料敏化太阳电池和钙钛矿太阳电池的区别和联系

飞秒检测发现钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，即是将染料敏化太阳能电池中的染料作了相应的替换。在这种钙钛矿结构（，图1）中，A一般为甲胺基，和也有报道；B多为金属Pb原子，金属Sn也有少量报道；X为Cl、Br、I等卤素单原子或混合原子。目前在高效钙钛矿型太阳能电池中，最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺（），它的带隙约为1.5 eV。
在接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。由于钙钛矿材激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者形成激子。而且，因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，所以载流子的扩散距离和寿命较长。例如，的载流子扩散长度至少为100nm，而的扩散长度甚至大于。这就是钙钛矿太阳能电池优异性能的来源。

⑦ 钙钛矿型太阳能电池是怎么回事呢

钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，即是将染料敏化太阳能电池中的染料作了相应的替换。在这种钙钛矿结构（，图1）中，A一般为甲胺基，和也有报道；B多为金属Pb原子，金属Sn也有少量报道；X为Cl、Br、I等卤素单原子或混合原子。目前在高效钙钛矿型太阳能电池中，最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺（），它的带隙约为1.5 eV。钙钛矿太阳能电池的结构如图示，钙钛矿太阳能电池由上到下分别为玻璃、FTO、电子传输层（ETM）、钙钛矿光敏层、空穴传输层（HTM）和金属电极。其中，电子传输层一般为致密的纳米颗粒，以阻止钙钛矿层的载流子与FTO中的载流子复合。通过调控的形貌、元素掺杂或使用其它的n型半导体材料如ZnO等手段来改善该层的导电能力，以提高电池的性能。目前报道的最高效率（~19.3%）的电池使用的即是钇掺杂的。钙钛矿光敏层，多数情况下就是一层有机金属卤化物半导体薄膜。也有人使用的是有机金属卤化物填充的介孔结构（、和骨架），或者两者都存在，但没有证据表明这种结构有助于电池性能的提高。空穴传输层，在染料敏化太阳能电池中，该层多为液态电解质。由于在液态电解质中不稳定，使得电池稳定性差，这也是早期的钙钛矿电池的主要问题。后来，Grätzel 等采用了如spiro-OMeTAD, PEDOT:PSS等固态空穴传输材料，电池效率得到了极大提高，并具有良好的稳定性。特别地，钙钛矿还可以同时作为吸光和电子传输材料或者同时作为吸光和空穴传输材料。这样，就可以制造不含HTM或ETM的钙钛矿太阳能电池。

⑧ cspbx3钙钛矿的全称是什么

钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，即是将染料敏化太阳能电池中的染料作了相应的替换。在这种钙钛矿结构（ABX3，图1）中，A一般为甲胺基，和也有报道；B多为金属Pb原子，金属Sn也有少量报道；X为Cl、Br、I等卤素单原子或混合原子。目前在高效钙钛矿型太阳能电池中，最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺，它的带隙约为1.5 eV。
钙钛矿太阳能电池中的物理过程
在接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。由于钙钛矿材激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者形成激子。而且，因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，所以载流子的扩散距离和寿命较长。例如，的载流子扩散长度至少为100nm，而的扩散长度甚至大于。这就是钙钛矿太阳能电池优异性能的来源。
然后，这些未复合的电子和空穴分别别电子传输层和空穴传输层收集，即电子从钙钛矿层传输到等电子传输层，最后被FTO收集；空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，最后被金属电极收集，如图2所示。当然，这些过程中总不免伴随着一些使载流子的损失，如电子传输层的电子与钙钛矿层空穴的可逆复合、电子传输层的电子与空穴传输层的空穴的复合（钙钛矿层不致密的情况）、钙钛矿层的电子与空穴传输层的空穴的复合。要提高电池的整体性能，这些载流子的损失应该降到最低。
最后，通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。

⑨ 钙钛矿型太阳能电池是什么原理

飞秒检测发现钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，即是将染料敏化太阳能电池中的染料作了相应的替换。
在这种钙钛矿结构（，1）中，A一般为甲胺基，和也有报道；
B多为金属Pb原子，金属Sn也有少量报道；
X为Cl、Br、I等卤素单原子或混合原子。
目前在高效钙钛矿型太阳能电池中，最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺（），它的带隙约为1.5 eV。
在接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。
由于钙钛矿材激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者形成激子。
而且，因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，所以载流子的扩散距离和寿命较长。
例如，的载流子扩散长度至少为100nm，而的扩散长度甚至大于。
这就是钙钛矿太阳能电池优异性能的来源。

⑩ 钙钛矿型太阳能电池是什么原理

钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，即是将染料敏化太阳能电池中的染料作了相应的替换。在这种钙钛矿结构中，A一般为甲胺基；B多为金属Pb原子，金属Sn也有少量报道；X为Cl、Br、I等卤素单原子或混合原子。目前在高效钙钛矿型太阳能电池中，最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺，它的带隙约为1.5 eV。
在接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。由于钙钛矿材激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者形成激子。而且，因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，所以载流子的扩散距离和寿命较长。这就是钙钛矿太阳能电池优异性能的来源。
然后，这些未复合的电子和空穴分别别电子传输层和空穴传输层收集，即电子从钙钛矿层传输到电子传输层，最后被FTO收集；空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，最后被金属电极收集。当然，这些过程中总不免伴随着一些使载流子的损失，如电子传输层的电子与钙钛矿层空穴的可逆复合、电子传输层的电子与空穴传输层的空穴的复合（钙钛矿层不致密的情况）、钙钛矿层的电子与空穴传输层的空穴的复合。要提高电池的整体性能，这些载流子的损失应该降到最低。
最后，通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。