钙钛矿量子点研究进展PPT课件
钙钛矿型太阳能电池-优秀PPT文档
1.研究钙钛矿层对电池性能的影响 2.寻找新材料（光响应范围宽且强的钙钛矿结构、HTM等）
谢谢
[1]..soc.131( ) 6050-6051
钙钛矿层制作方法
1.液相一步法 2.液相两步法 3.气相共蒸发沉积法 4.气相辅助液相法
2.国内外研究现状
年，Jin Hyuck Heo等将一种固态的空穴导电材料（hole transporting materials，简称HTM)引入到太阳能电池中，使得电池效 率达到10%左右[3]。
1.SPiro-OMeTAD，
2.Poly(3-hexylthiophene-2.5-diyl)-P3HT
3.4-(diethylamino)-benzaldehyde diphenyldrazone-DEH
三者效率依次为8.5%，4.5%和1.6%，SPiro-OMeTAD的电池效 率最高。
年，等人将Al2O3取代TiO2作为电子传递介质，研究Al2O3的厚 度变化时电池效率，电池效率最高达到了12.3%[6]。
年7月，Hongwei Han 等研制的无空穴传输材料可印刷介观太 阳能电池，实现了介观太阳能电池低成本和连续生产工艺的完美结合， 获得了12.84%的光电转换效率，且具有高稳定性[9]。
就目前来看，尽管太阳能电池的转化效率有了一定的提高，最高效率19. 三者效率依次为8. 年，等人将Al2O3取代TiO2作为电子传递介质，研究Al2O3的厚度变化时电池效率，电池效率最高达到了12. science, . 3P4o5ly:(239-5h-e2x9y7lthiophene-2. 163%1，( S) P60ir5o0-O-6M05e1TAD的电池效率最高。 4P-o(dlyi(e3t-hhyelaxmyltinhoio)p-bheennzea-l2d.ehyde diphenyldrazone-DEH JBi-n铅gb(Pi Ybo)或u,Z锡ir(uSonH)等on阳g,离et子al. 年[8]，. 等人将Al2O3取代TiO2作为电子传递介质，研究Al2O3的厚度变化时电池效率，电池效率最高达到了12. 1sc3i1e(nc)e6,0.50-6051 8345%:2的9光5-2电9转7 换效率，且具有高稳定性[9]。 ,J1in3g,2b4i 1Y2o-u2,4Z1ir7uo Hong,et al. J,1in3g,2b4i 1Y2o-u2,4Z1ir7uo Hong,et al. 年，Akihiro Kojima[1]等首次提出将CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3（钙钛矿材料）制备成量子点（9-10nm）应用到太阳能电池中（染 料敏化太阳能电池，简称DSSC)。 Jingbi You,Ziruo Hong,et al. [4]Hui-seon Kim.
提高钙钛矿量子点稳定性的研究进展
化工进展CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2021年第40卷第1期提高钙钛矿量子点稳定性的研究进展吕斌1，2，郭旭1，2，高党鸽1，2，马建中1，2，麻冬3（1陕西科技大学轻工科学与工程学院，陕西西安710021；2轻化工程国家级实验教学示范中心，陕西西安710021；3陕西燃气集团富平能源科技有限公司，陕西渭南711700）摘要：钙钛矿量子点具有发光谱带较窄、发光可调、量子效率高等优异的光学性能，在发光二极管、激光发射器等领域广受关注。
但是钙钛矿量子点由于强离子性、高表面能及表面配体易迁移等特性而对环境高度敏感，使其在实际应用中受到限制。
本文简要介绍了钙钛矿量子点结构和不稳定的原因，综述了近年来提高钙钛矿量子点稳定性的主要方法，重点从离子掺杂、表面钝化、表面包覆及多重保护4个方面展开论述。
最后从绿色环保的角度出发，对高稳定生物质基钙钛矿量子点材料的制备进行了展望，提出使用具有特定结构的生物质材料及其衍生材料取代传统石油基试剂作为配体、溶剂或吸附重金属离子的外壳材料，可加速钙钛矿量子点朝着绿色低毒的方向发展。
关键词：钙钛矿；量子点；稳定性；生物质中图分类号：TN304文献标志码：A文章编号：1000-6613（2021）01-0247-12Research progress on the improvement of the stability of perovskitequantum dotsLYU Bin 1，2，GUO Xu 1，2，GAO Dangge 1，2，MA Jianzhong 1，2，MA Dong 3(1College of Bioresources Chemistry and Materials Engineering,Shaanxi University of Science &Technology,Xi ’an 710021,Shaanxi,China;2National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education,Shaanxi University of Science &Technology,Xi ’an 710021,Shaanxi,China;3Shaanxi Gas Group Fuping EnergyTechnology Corporation Limited,Weinan 711700,Shaanxi,China)Abstract:Perovskite quantum dots have attracted much attention in light-emitting diodes,laser emitters,and other fields due to their narrow optical emission bands,adjustable light emission,and high quantum yield,etc .However,perovskite quantum dots are highly sensitive to the environment due to their strong ionicity,high surface energy,and easy migration of surface ligands,therefore,they are limited in practical applications.This article introduces the reasons of the structure and instability of perovskite quantum dots and summarizes the main methods to improve the stability of perovskite quantum dots in recent years from four aspects:ion doping,surface passivation,surface coating,and multiple protection.Finally,from the perspective of green environmental protection,the prospect of the preparation of highly stable biomass-based perovskite quantum dots are put forward.It proposed to use biomass materials with specific综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0432收稿日期：2020-03-23；修改稿日期：2020-07-25。
钙钛矿简述PPT课件
THANKS
感谢观看
不同种类的钙钛矿在物理性质、化学性质和晶体结构等方面存在差异，因此在应 用领域也有所不同。
02
CATALOGUE
钙钛矿的应用领域
太阳能电池
高效能源转换
钙钛矿太阳能电池具有较高的光 电转换效率，可利用太阳光能转 化为电能，为可再生能源领域提 供了一种有效的解决方案。
低成本制备
钙钛矿材料合成相对简单，且制 备工艺较为成熟，有望降低太阳 能电池的生产成本，促进太阳能 应用的普及。
传感器
气体传感器
钙钛矿材料对气体敏感，可以用于制造高性能的气体传感器，在环境监测、工 业控制等领域具有应用价值。
生物传感器
钙钛矿材料可以与生物分子结合，用于制造生物传感器，用于检测生物分子、 病毒和细菌等，在医疗诊断和食品安全等领域具有应用价值。
03
CATALOGUE
钙钛矿的研究进展
提高光电转换效率的研究进展
钙钛矿的结构特点
钙钛矿结构是一种ABO3型化合物， 其中A和B是两种不同的元素，O是 氧元素。
钙钛矿结构的特点是具有立方晶格结 构，其中A离子位于立方晶胞的中心， B离子和O离子位于面心上，形成了一 个连续的三维网络。
钙钛矿的分类
根据A、B位阳离子的不同，钙钛矿可以划分为多种类型，如铅基钙钛矿、锡基钙 钛矿等。
Байду номын сангаас影响。
界面工程
优化钙钛矿与电极、衬底之间的界 面性质，减少界面反应和失配应力 ，提高器件稳定性。
封装与保护
采用有效的封装和保护技术，降低 环境因素对钙钛矿器件的影响，延 长器件使用寿命。
器件集成与制造工艺研究进展
01
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图案化技术
钙钛矿量子点研究进展资料
③ 无机钙钛矿是一种具有高产 率、高单分散性、宽发射谱 范围、发射光谱可调、短荧 光寿命、低制备成本等优点 的纳米材料。
在LED、光电探测器、 太阳能电池、量子点 激光器等器件上具有 广阔的应用前景。
合成方法
热注入法
过饱和结晶
2016年南京理工大学曾海波团队发 表在Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.201600109
➢ 由于发光特性依赖量子点尺寸， 传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的合成的重 复性并不高，很难获得具有相同 尺寸分布。
➢ 发光位置会随着温度的改变而改 变。
➢ 硒化镉等具有很强刺激性。接触 可引起恶心、头痛和呕吐。
传统量子点
CsPbX3（X=Cl、Br、I）量子点 克服了传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的 上述缺陷。
① CsPbX3量子点的量子限域效 应相对较弱，尺寸的不均一 性和表面陷阱状态不会对其 发光性质有较大的影响，因 此 CsPbX3量子点不需要包壳 便可获得超过 90%的量子产 率。
首次提出利用过饱和结晶的方法 获得了高质量的CsPbX3量子点并研 究了其在WLED上的应用。
微波法
DOI:10.1039/c7cc0486a
离子交换法
Chem. Eur. J. 2018, 24, 1898 –1904
CsPbBr3 + 3I-
= CsPbI3+3Br-
改进（掺杂）
• 实质：通过加入Mn（或其 它稀土金属）源取代CsPbX3 中的一部分Pb,达到调节颜 色的目的。
钙钛矿（CsPbX3）量子点的合成与研究 汇报人：陈小鹏
目录
背景&意义 合成方法 改进方法 难题&应用
全固态钙钛矿量子点及发光母粒
全固态钙钛矿量子点及发光母粒1. 简介全固态钙钛矿量子点是一种新型的半导体材料，具有优异的光电特性和发光性能。
由于其在光电器件、显示器件和生物医学领域的潜在应用，引起了广泛的研究兴趣。
全固态钙钛矿量子点及其发光母粒的研究不仅对于材料科学和光电器件领域具有重要意义，而且对推动新型材料在实际应用中的发展也具有深远的意义。
本文将对全固态钙钛矿量子点及发光母粒的研究现状、性能特点和应用前景进行综述。
2. 全固态钙钛矿量子点的合成方法目前，全固态钙钛矿量子点的合成方法主要包括溶液法、热分解法、离子交换法等。
溶液法是最常用的合成方法，通常通过钙钛矿晶种的溶解再结晶来实现对量子点的合成。
热分解法利用高温热解或溶胶-凝胶法将前驱体转化为全固态钙钛矿量子点。
离子交换法则是利用溶液中存在的钙离子与其他阳离子进行交换，合成全固态钙钛矿量子点。
这些方法各有优缺点，需要根据具体需求选择合适的合成方法。
3. 全固态钙钛矿量子点的性能特点全固态钙钛矿量子点具有优异的光致发光特性和较高的荧光量子产率，其发光波长可通过改变结构和成分调控，具有较宽的调制范围。
全固态钙钛矿量子点还具有窄的发光带宽、长的荧光寿命和优异的光稳定性。
这些性能特点使得全固态钙钛矿量子点在显示器件、白光LED等光电器件中具有巨大的应用潜力。
4. 全固态钙钛矿量子点的应用前景全固态钙钛矿量子点的应用前景非常广阔，主要包括显示器件、照明器件、生物成像和生物标记、传感器等领域。
在显示器件中，全固态钙钛矿量子点可应用于LED、QLED、LCD等各种显示技术中，具有较高的亮度和色彩饱和度。
在照明器件中，全固态钙钛矿量子点可以作为优质的发光材料，应用于室内照明、车灯等领域。
在生物医学领域，全固态钙钛矿量子点可作为生物成像探针，用于细胞成像、肿瘤治疗等领域。
在传感器领域，全固态钙钛矿量子点可以应用于化学传感、生物传感等领域，具有较高的灵敏度和选择性。
5. 结语全固态钙钛矿量子点及发光母粒作为一种新型的半导体材料，具有独特的光电特性和发光性能，引起了广泛的研究兴趣和应用价值。
有机钙钛矿材料研究进展ppt课件
钙钛矿材料的性质与应用
能带工程
杂化钙钛矿薄膜的一个优势是可以在分子水平上调控杂化 钙钛矿材料的组成成分, 从而有效调控其带隙.
Maksym V. Kovalenko通过阴离子交换改变钙钛矿中卤素原子 比例得到波长可调制的发光量子点（365nm紫外灯照射）
看起来MA对导带和价带不起什么作用，除 了贡献一个电子，稳定其结构。
考虑立方晶系下MA–PbI3的电子能态结构和分波态密度：MA取 向的不同会使得PbI6八面体发生扭曲，从而改变其电子结构
钙钛矿材料的性质与应用
近年来钙钛矿材料，特别是有机---无机钙钛矿材料正成为太阳能电池领域的新星， 其优异的光电转换效率吸引着人们的研究。
adv.optical mater. 2014,2,838-844
钙钛矿材料的性质与应用
发光原理及性能
ns
kBT ≈25 meV
共存
μs 不同钙钛矿材料的激子束缚能
竞争 钙钛矿材料光物理过程示意图
钙钛矿材料的性质与应用
钙钛矿材料具有高光吸收能力、高量子效率、高载流子迁移率以及发 射波长可进行调节等优点，非常适合作为激光增益介质.
• A、B位阳离子既可由单一离子也可由多种离子 占据，根据A、B位阳离子的种类及其离子半径 的不同 ，可以构筑出微结构特征各异、物理性 能千变万化的钙钛矿材料。
认识钙钛矿结构材料
有机-无机杂化钙钛矿 （Organic/Inorganic Hybrid Perovskite,OIHP)的 结构和物理性质最早由Weber（Naturforsch. 1978,33b, 1443）报道。它可看成是有机基团和无机部分的交替堆 叠.
钙钛矿量子点研究进展
钙钛矿量子点研究进展钙钛矿量子点是一类具有广泛应用前景的新型纳米材料，其具有优异的光学、电学和磁学性能，因此在光电子器件、光催化、生物成像、光传感等领域具有广泛的应用潜力。
近年来，针对钙钛矿量子点的研究取得了诸多重要进展。
首先，钙钛矿量子点的合成方法得到了显著改进。
传统的合成方法多采用热分解法或溶剂热法，但由于条件较为复杂，产率低且很难控制尺寸和形状。
近年来，研究人员发展了许多新的合成方法，如离子交换法、表面修饰法、离子液体法等。
这些新的合成方法不仅能够合成高质量的钙钛矿量子点，还能够精确调控其尺寸、形状和表面性质，为其在应用中提供了更多的可能性。
其次，钙钛矿量子点在光电子器件领域的应用突破了传统材料的限制。
光电转换器件是钙钛矿量子点最具应用潜力的领域之一、研究人员通过合理选择钙钛矿量子点的成分和调控其尺寸，成功制备出高效率的钙钛矿太阳能电池。
此外，钙钛矿量子点还可以用于制备发光二极管、光电传感器、激光器等光电子器件，提高了这些器件的性能和稳定性。
第三，钙钛矿量子点在生物医学领域的应用也取得了重要进展。
由于其优异的光学性能和生物兼容性，钙钛矿量子点被广泛应用于生物成像和生物标记物等方面。
研究人员通过调控钙钛矿量子点的组分和表面性质，使其能够在生物体内具有较高的稳定性和荧光性能。
这使得钙钛矿量子点成为了高分辨率生物成像和癌症治疗的有力工具。
最后，钙钛矿量子点的表面修饰和功能化也取得了重要进展。
表面修饰和功能化可以提高钙钛矿量子点的光学和电学性能，扩展其应用领域。
研究人员通过改变钙钛矿量子点的表面配体，实现了对其吸收光谱和发射光谱的调控。
此外，还将钙钛矿量子点与其他材料进行修饰，制备出具有特殊功能的杂化材料，如电催化剂、光催化剂等。
综上所述，近年来对钙钛矿量子点的研究取得了诸多重要进展。
随着不断发展的合成方法和功能化技术，钙钛矿量子点在光电子器件、生物医学和其他领域的应用前景将进一步拓宽。
然而，钙钛矿量子点的制备成本和毒性问题仍然存在挑战，需要进一步研究和改进。
钙钛矿 量子点
钙钛矿量子点是一种具有高量子产率、高缺陷容忍度、可调谐带隙、易于合成等优点的材料，近年来备受关注。
这种材料可以用于LED显示和微型激光器件等，而且经过科学家的不懈努力，目前基于钙钛矿量子点材料的红、绿、蓝光发光二极管（LED）已可成功制备，在发光亮度、色纯度和能耗等方面展现出明显优势，有望应用于大尺寸超清显示和高端照明等领域。
我国在钙钛矿量子点领域的研究也在不断深入，已经有很多团队在研究这种材料，比如中科院长春光机所团队曾合成不同卤素掺杂的全可见光谱区高性能钙钛矿量子点，广东省科学院半导体研究所与中科院长春应用化学研究所也合作开发出了高性能钙钛矿量子点并成功应用于发光二极管中。
此外，钙钛矿量子点还存在一些挑战，如稳定性问题和批量化制备工艺的成本较高。
但科学家们正在努力解决这些问题，以推动钙钛矿量子点材料的大规模生产和应用。
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钙钛矿（CsPbX3）量子点的合成与研究 汇报人：陈小鹏
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目录
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背景&意义
传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点（CdSe、 InP、InAs等）的发光强烈地 依赖于其量子限域效应，发 光位置会随着量子点尺寸的 改变而改变，这通常导致发 射谱宽化。
极大的比表面积使表面陷阱 状态密度很高，为提高其量 子产率，通常需要对其进行 包壳处理。
存在的问题
CsPbX3稳定性非常差，暴露在空气中很容易被氧化。
CsPbX3非常怕水，暴露在含水的氛围中会失去活性。
文献表明，当把CsPbX3体积做大（例如薄膜）时，其量子产 率 会从90%降至20%，这也限制了CsPbX3在实际生产中的应用。
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应用
钙钛矿量子点在包括LED、光电探测器、量子 点激光器、太阳能电池等功能器件上具有极高 的应用价值。
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微波法
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离子交换法
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Chem. Eur. J. 2018, 24, 1898 –13I-
= CsPbI3+3Br-
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改进（掺杂）
• 实质：通过加入Mn（或其 它稀土金属）源取代CsPbX3 中的一部分Pb,达到调节颜 色的目的。
发光性质有较大的影响，因
此 CsPbX3量子点不需要包壳 便可获得超过 90%的量子产
率。
② 在 25℃-100℃下量子点的发 光位置不会发生改变。
③ 无机钙钛矿是一种具有高产
率、高单分散性、宽发射谱
范围、发射光谱可调、短荧
光寿命、低制备成本等优点
的纳米材料。
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在LED、光电探测器、 太阳能电池、量子点 激光器等器件上具有 广阔的应用前景。
由于发光特性依赖量子点尺 寸，传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的 合成的重复性并不高，很难 获2019得/12/3具1 有相同尺寸分布。 .
传统量子点
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CsPbX3（X=Cl、Br、I）量子点 克服了传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点
的上述缺陷。
① CsPbX3量子点的量子限域效 应相对较弱，尺寸的不均一
性和表面陷阱状态不会对其
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合成方法
• 热注入法
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过饱和结晶
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2016年南京理工大学曾海波团队发 表在Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.201600109
首次提出利用过饱和结晶的方法
获得了高质量的CsPbX3量子点并研 究了其在WLED上的应用。
以 CsPbBr3量子点作为发光层的电致发光 LED 的效 率已突破5.7%。
以钙钛矿材料作为光吸收层的太阳能电池的光转化 效率已超过 20%。
钙钛矿半导体在光电探测器、激光器等光电器件上 也得到了大量的实际应用。
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谢 谢！
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DOI: 10.1021/jacs.7b04000 J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 12101494/132−/311 1450
DOI:10.1021/acs.nanolet t.6b02772 Nano Lett. 2016, 16, 7376−7380
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难题&应用