钙钛矿新能源光电材料与器件

近年来，钙钛矿光电材料成为新能源领域的研究热点，因其具有制备过程简单、成本低、可制成柔性器件等突出优点，在太阳能电池、发光与激光、场效应晶体管、光探测、光电催化等应用中受到广泛的关注。这里我们把《钙钛矿新能源光电材料与器件》一书奉献给该领域以及正准备进入该领域的广大研究生和科研人员，以期对钙钛矿新能源方面的研究和发展尽微薄之力。
本书结合国内外研究进展，对钙钛矿光电材料与器件进行了全面和系统的介绍。全书共分5 章，第1 章为概述，概述钙钛矿的结构、物理化学特性等基本知识，及其在光电器件中的主要应用和发展前景。第2 章重点介绍钙钛矿光伏材料与器件，包括材料研究现状、活性层和传输层的制备及调控方法、器件结构、性能参数等。第3 章重点介绍钙钛矿发光材料与器件，包括材料结构与制备方法、器件结构与工艺优化等。第4 章则介绍钙钛矿在光探测器、场效应晶体管和其他领域的应用。第5 章探讨了钙钛矿在光电器件应用中面临的机遇与挑战。
钙钛矿光电材料和器件的研究最近几年发展很快，作者试图把相关的最新研究进展都收入本书中，但是无奈书稿内容的更新速度跟不上研究的发展速度。如有重要成果在本书中未能介绍，请相关研究者予以谅解！书中也难免会有不当之处，敬请读者批评指正！
本书的出版得到东北石油大学化学工程与技术省优势特色学科经费资助，特此致谢。

作者
2023年5月

王欢，东北石油大学，教授，系副主任，博士生导师。黑龙江省自然科学基金优秀青年项目获得者，黑龙江省博士后青年英才计划获得者，黑龙江省普通本科高等学校青年创新人才培养计划获得者，黑龙江省化工学会理事，中国化学学会会员，中国化工学会会员。主要从事高性能有机无机杂化功能材料的设计、制备及面向新能源转化与利用和高附加值化工产品开发等领域应用的研究工作。目前在Chem. Soc. Rev.、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy、Adv. Optical Mater.、J. Mater. Chem. C等国际知名学术期刊上发表论文40余篇，主持及参与完成国家和省部级科研项目10余项。

《钙钛矿新能源光电材料与器件》结合国内外研究进展，对钙钛矿光电材料与器件进行了全面和系统的介绍，内容包括钙钛矿光伏材料与器件、钙钛矿发光材料与器件以及钙钛矿光电材料的其他应用，介绍了材料与器件的制备、结构与性能等，并且对该领域面临的机遇与挑战进行了探讨。
本书可作为高等院校化学、材料等专业高年级本科生和研究生的教材，也可供相关科技工作者参考。

第1章 概述 001
1.1 钙钛矿的晶体结构概述001
1.1.1 三维钙钛矿002
1.1.2 准二维钙钛矿002
1.2 钙钛矿光电材料的物理化学特性004
1.3 钙钛矿材料在光电器件中的应用 008
1.3.1 在太阳能电池中的应用008
1.3.2 在发光二极管中的应用016
1.4 钙钛矿光电材料的发展前景023
参考文献 024

第2章 钙钛矿光伏材料与器件 029
2.1 钙钛矿光伏材料研究现状029
2.1.1 有机-无机杂化钙钛矿材料029
2.1.2 无机钙钛矿材料036
2.2 空穴传输层的材料选择与调控044
2.3 电子传输层的材料选择与调控047
2.4 钙钛矿材料制备方法049
2.4.1 一步旋涂法049
2.4.2 两步连续沉积法049
2.4.3 双源蒸气沉积法050
2.4.4 蒸气辅助沉积法050
2.4.5 其他制备方法050
2.5 钙钛矿光伏器件的结构与工作原理051
2.5.1 钙钛矿光伏器件结构051
2.5.2 器件工作原理053
2.6 器件评价参数及优化055
2.6.1 器件主要性能参数055
2.6.2 提升性能的主要手段058
参考文献 067

第3章 钙钛矿发光材料与器件 077
3.1 钙钛矿材料结构与制备方法077
3.1.1 金属卤化物钙钛矿纳米晶简介077
3.1.2 金属卤化物钙钛矿纳米晶的制备方法078
3.2 钙钛矿发光材料器件结构与工作原理085
3.2.1 电致发光二极管085
3.2.2 钙钛矿发光材料器件086
3.3 钙钛矿电致发光器件中的空穴传输材料095
3.3.1 新型p 型半导体用于空穴传输层095
3.3.2 通过掺杂优化空穴传输层098
3.3.3 通过添加缓冲层修饰空穴传输层098
3.3.4 空穴传输层后处理099
3.4 钙钛矿电致发光器件中的电子传输材料100
3.4.1 有机小分子电子传输材料的设计要求100
3.4.2 有机小分子电子传输材料的研究进展101
3.5 器件的优化113
3.5.1 材料工程113
3.5.2 钙钛矿薄膜加工工艺115
3.5.3 器件工程116
3.5.4 光取出工艺118
参考文献 118

第4章 钙钛矿光电材料的其他应用 131
4.1 光电探测器131
4.1.1 光电导体134
4.1.2 光电二极管136
4.1.3 光电晶体管140
4.2 场效应晶体管142
4.3 其他应用 146
4.3.1 激光器146
4.3.2 钙钛矿光催化148
4.3.3 光电催化器件153
参考文献 156

第5章 钙钛矿光电材料的机遇与挑战 161
5.1 在太阳能电池方面161
5.2 在发光二极管方面162
5.3 在光电探测器方面163
5.4 在场效应晶体管方面164