钙钛矿太阳电池的晶体结构与电池结构及其在锂离子电池负极中的研究

　　钙钛矿太阳电池结构

　　晶体结构

　　钙钛矿晶体为ABX3 结构， 一般为立方体或八面体结构。 在钙钛矿晶体中， A离子位于立方晶胞的中心， 被12个X离子包围成配位立方八面体， 配位数为12; B离子位于立方晶胞的角顶， 被6个X 离子包围成配位八面体， 配位数为6， 如图 2所示。 其中， A离子和X离子半径相近， 共同构成立方密堆积。

　　钙钛矿晶体的稳定性以及可能形成的结构主要是由容差因子（t）和八面体因子（µ）所决定。 其中， t = RA + RX √ 2（RB + RX） ， µ = RB/RX， RA， RB， RX 分别指的是A原子、B原子、X原子的半径。 当满足 0.81 《 t 《 1.11和0.44 《 µ 《 0.90时， ABX3 化合物为钙钛矿结构， 其中t = 1.0时形成对称性最高的立方晶格; 当t位于0.89—1.0 之间时， 晶格为菱面体（rhombohedral） 结构（三方晶系）; 当t 《 0.96 时， 对称性转变为正交（orthorhombic） 结构［19］ 。 钙钛矿太阳电池中， A离子通常指的是有机阳离子， 最常用的为CH3NH+ 3 （RA = 0.18 nm ［20］ ）， 其 他 诸 如 NH2CH=NH+ 2 （RA = 0.23 nm ［21］ ）， CH3CH2NH+ 3 （RA = 0.19—0.22 nm） 也有一定的应用。 B 离子指的是金属阳离子， 主要有Pb2+ （RB = 0.119 nm）和Sn2+ （RB = 0.110 nm）。 X 离子为卤族阴离子， 即I − （RX = 0.220 nm）、Cl− （RX = 0.181 nm）和Br− （RX = 0.196 nm）。

　　电池结构介绍