[發(fā)明專利]高光電轉(zhuǎn)化效率高熱穩(wěn)定性鈣鈦礦材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710381994.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN107275489B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙一新;錢旭芳;張?zhí)?yáng);李戈;岳東亭;闞淼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/46
• 分類號(hào): H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中;陳少凌

本發(fā)明公開了一種高光電轉(zhuǎn)化效率高熱穩(wěn)定性鈣鈦礦材料及制備方法，所述鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦晶型，組分為APbI₃·xEDAPbI₄，其中A為甲胺或者銫離子，EDA為乙二胺離子，0.012＜x＜0.051。其制備方法為將EDAPbI₄溶液與碘化銫(CsI)或者碘甲胺(MAI)和碘化鉛與氫碘酸的配合物(PbI₂·HI)直接溶解到溶劑中，然后將溶液涂覆到基底上干燥退火即可得到相應(yīng)的高光電轉(zhuǎn)化效率高熱穩(wěn)定性鈣鈦礦材料。該鈣鈦礦材料具有生產(chǎn)成本低，光電轉(zhuǎn)換效率高，熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈣鈦礦材料及制備方法，具體地，涉及一種高光電轉(zhuǎn)化效率高熱穩(wěn)定性鈣鈦礦材料及制備方法。

背景技術(shù)

目前主流的以CH₃NH₃PbI₃為代表的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料在太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但是隨著相關(guān)研究的深入，CH₃NH₃PbI₃材料穩(wěn)定性差尤其是熱穩(wěn)定性差的缺陷開始顯露出來(lái)(楊旭東,陳漢,畢恩兵,韓禮元.高效率鈣鈦礦太陽(yáng)電池發(fā)展中的關(guān)鍵問(wèn)題[J].物理學(xué)報(bào),2015,64(3):038404.)，嚴(yán)重阻礙了其進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，因此開發(fā)一種制備工藝簡(jiǎn)單，光電轉(zhuǎn)換效率高且熱穩(wěn)定性好的材料非常具有現(xiàn)實(shí)意義。

已有的研究表明CH₃NH₃PbI₃材料熱穩(wěn)定性差的根源與其采用了受熱易分解揮發(fā)的有機(jī)官能團(tuán)CH₃NH₃關(guān)系密切，通過(guò)2D結(jié)構(gòu)的引入構(gòu)建復(fù)合結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦被認(rèn)為是一種行之有效的提高鈣鈦礦材料熱穩(wěn)定性的做法，但是2D材料往往打斷了鈣鈦礦體系連續(xù)的金屬骨架，造成器件效率底下；CsPbI₃型無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料是一種新興的光伏材料，其采用了熱穩(wěn)定性好的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子銫來(lái)代替易受熱分解揮發(fā)的有機(jī)胺陽(yáng)離子，但是CsPbI₃在室溫下會(huì)發(fā)生相變，往往只能得到光電轉(zhuǎn)換效率差的非鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，要得到光電性能優(yōu)異的鈣鈦礦相往往需要加熱到350℃以上，同時(shí)目前報(bào)道的CsPbI₃材料往往光電轉(zhuǎn)換效率較低(小于9％)，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種高光電轉(zhuǎn)化效率高熱穩(wěn)定性鈣鈦礦材料及制備方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種高光電轉(zhuǎn)化效率高熱穩(wěn)定性鈣鈦礦材料，所述高光電轉(zhuǎn)化效率高熱穩(wěn)定性鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦晶型，組分為APbI₃·xEDAPbI₄，其中A為甲胺(MA)或者銫離子(Cs)，EDA為乙二胺離子。

優(yōu)選地，APbI₃·xEDAPbI₄，0.012<x<0.051。

本發(fā)明還涉及一種高光電轉(zhuǎn)化效率高熱穩(wěn)定性鈣鈦礦材料的制備方法,包括如下步驟：

S1、無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料前驅(qū)體溶液的制備：將乙二胺碘與碘化鉛混合后溶液到溶劑中，得到EDAPbI₄溶液；將EDAPbI₄溶液與碘化銫或者碘甲胺和碘化鉛-氫碘酸的配合物PbI₂·HI的溶液混合，得到鈣鈦礦材料前驅(qū)體溶液；

S2、無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料的涂覆：將得到的鈣鈦礦材料前驅(qū)體溶液通過(guò)旋涂或絲網(wǎng)印刷于基片上，退火干燥后即得到涂覆高光電轉(zhuǎn)化效率高熱穩(wěn)定性無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料的基片。

優(yōu)選地，步驟S1中，乙二胺碘與碘化鉛的摩爾比為1：1。