钙钛矿指CaTiO3，化学式为CaTiO3、属立方晶系的氧化物。由俄国科学家佩罗夫斯基(Perovskite)发现，后以他的姓命名，钙钛矿的英文名称为Perovskite。典型的钙钛矿结构化合物可表示成ABX3,其中B 离子是诸如Ti、Fe、Pb 等的元素可与它周围的6 个X离子可配位形成八面体的金属阳离子,它们以共顶点的方式连接;X是可与B 配位形成八面体的阴离子，如O2-、Cl、Br 、I卤素等；A 是能平衡BX3 阴离子电荷使体系呈电中性的金属阳离子,可由Ca、Ba、Sr、Pb、K、Se、Y 以及从La 到Lu 的斓族等20 多种金属元素构成。后来把类似与钙钛矿晶体结构的物质统称为钙钛矿［1］。有机／无机杂化晶体是指由有机分子和无机分子组元在分子水平上组装形成的结构独特的材料。在该类材料中，有机阳离子一般为直链的烷烃基或芳香烃基胺、染料分子以及聚合物等；金属阳离子通常是二阶或三阶的过渡金属离子［2］。有机和无机组元的选择范围较大，组元变化会对杂合物的结构产生影响，结构变化必然会影响分子内部结合状态、能带结构等的变化，从而对材料的热稳定性、光学性能及电学性能等产生影响［3］。
有机金属卤化物钙钛矿作为敏化剂近年来被用于研究敏化太阳电池，得到
了飞速的发展［4］。其化学式为CH3NH3PbX3，其中X=Cl，Br或I。虽然有机无机杂化钙钛矿的晶体结构和原始钙钛矿的结构类似，但取代其晶胞位置的不是一个原子，而是一个有机的原子团。原子团中含有C-H和N-H键，这些键不够稳定，导致其空间结构也容易倾斜发生改变，而晶体结构的改变伴随着能量的释放，这就是有机无机钙钛矿的导电原理，也是晶体产生同素异构的原因［5］。
有机-无机杂化钙钛矿(CH3NH3PbX3, X = Cl, Br, I)材料是一种可溶液加工的半导体材料，具有低成本、载流子迁移率高、光吸收系数大等特点，近几年来在太阳能电池领域有非常优异的表现。与此同时，钙钛矿材料具有波长可调、发射光谱窄等发光特性，在电致发光、激光、显示等领域中也有巨大的潜力。CH3NH3PbX3钙钛矿作为新型染料敏化太阳能电池的关键原料，自2012以来，在国内外太阳能电池材料领域成为新的、重点研究的方向。而其中CH3NH3PbX3钙钛矿的的晶体结构和光电转换效率是其中的重中之重。CH3NH3PbX3钙钛矿太阳电池不仅具有较高的能量转换效率，而且其核心光电转换材料具有廉价、可溶液制备的特点，这为CH3NH3PbX3钙钛矿太阳电池的大规模、低成本制造提供可能。不仅如此，CH3NH3PbX3钙钛矿太阳电池还可以制备在柔性衬底上，便于应用在各种柔性电子产品中，例如可穿戴的电子设备、折叠式军用帐篷等［5］。与传统的染料敏化太阳电池相比，CH3NH3PbX3钙钛矿太阳电池不需要液体电解质，不用担心太阳电池的漏液问题。与有机光伏器件相比，CH3NH3PbX3钙钛矿太阳电池的核心光电转换材料是有机-无机杂化材料，材料的耐候性可能会优于有机光伏器件中使用的有机半导体材料。这些优点可能会使钙钛矿太阳电池在实际使用中具有比染料敏化太阳电池和有机光伏器件更好的性能稳定性和更长的使用寿命［7］。基于上述原因，钙钛矿太阳电池具有非常光明的产业化前景，是现有商业太阳电池最有潜力的竞争者。清洁能源太阳能光电利用也是近些几十年来发展最快最具活力的研究领域之一，基于IVA 族金属卤化物的钙钛矿型光伏材料及相关制造工艺的研究则是时下的研究热点。
因此，积极开展CH3NH3PbX3钙钛矿太阳电池研究对于抢占太阳电池行业发展的先机，促进太阳电池技术的升级换代具有重要意义。从更高的层次上讲，开展钙钛矿太阳电池研究，推动钙钛矿电池的产业化，将使人类更廉价、更方便地获得取之不尽、用之不竭的清洁能源，对于整个人类社会和经济的可持续发展、提高绿色GDP、治污防霾都具有重要意义。
由于存在大量的本征缺陷，有机无机杂化钙钛矿薄膜材料在低密度光激发下的荧光量子效率很低(lt;gt;，限制了其在发光器件中的应用。而使用新的配体辅助再沉淀技术，利用简单的溶剂共混调控沉淀过程，可以制备出高荧光钙钛矿量子点，通过组分调控策略，发光光谱可覆盖区增加，室温和低激发密度下荧光量子产率也会大大提高，可达70%。进一步研究，通过温度依赖的荧光光谱和表面性质的研究，发现量子点的高效发光主要与其激子结合能的增大和稳定的表面结构有关，在此基础上，利用所制备的量子点材料，实现了广色域白光LED器件。有研究表明，钙钛矿的尺寸减小，可以有效地降低其内部缺陷的数目，减少非辐射跃迁，有望提高其荧光效率［8］。此外，当尺寸与其两倍的激子玻尔半径相当时，材料的激子结合能增加，可以有效提高激子的稳定性，有可能导致其辐射跃迁机制从自由电子-孔穴复合向激子复合模式转变，也成为提高发光效率的有利因素。因此，如何实现控制钙钛矿材料的尺寸和形貌成为钙钛矿材料研究领域的重要科学挑战。
量子点的制备方法包括物理方法和化学方法在内的多种制备QDs 的方法。物
理方法主要为机械粉碎法，化学制备方法包括液相法、气相法。几种常用的液相QDs 制备法有沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法等［9］。本次实验主要研究的是新的配体辅助再沉淀技术，利用简单的溶剂共混调控沉淀过程，制备出高荧光钙钛矿量子点，并观察其结构和性质，分析钙钛矿能发光的原理。本次实验先用甲胺和相对应的酸制备出CH3NH3X (X = Cl, Br,I)，然后再在DMF溶液中与PbX2(X = Cl, Br,I)合成CH3NH3PbX3(X = Cl, Br,I)，并对合成的产物进行观察和分析。
参考文献
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