[發(fā)明專利]一種調(diào)控鈣鈦礦型材料晶相轉(zhuǎn)變溫度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810048888.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN108258123B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳銳;趙逢煥;龐國(guó)濤;王雄彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發(fā)明涉及一種調(diào)控鈣鈦礦型材料晶相轉(zhuǎn)變溫度的方法，所述方法為：在鈣鈦礦型材料表面包覆氧化鋅納米層，然后對(duì)其進(jìn)行激發(fā)，在鈣鈦礦型材料和氧化鋅的界面處產(chǎn)生電場(chǎng)。本發(fā)明通過簡(jiǎn)單的原子層沉積在鈣鈦礦表面包覆氧化鋅納米層，經(jīng)過激發(fā)后會(huì)在鈣鈦礦和氧化鋅界面處產(chǎn)生電場(chǎng)，利用該電場(chǎng)來改變鈣鈦礦的晶相轉(zhuǎn)變溫度。該方法操作簡(jiǎn)單，不需要高壓等苛刻的條件，對(duì)設(shè)備損害小，有效的降低了成本。本發(fā)明在鈣鈦礦表面處引入電場(chǎng)，可以使激子分離產(chǎn)生更多的電子和空穴，有利于提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，在鈣鈦礦的光電應(yīng)用方面有著重要意義，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈣鈦礦光電材料領(lǐng)域，具體涉及一種調(diào)控鈣鈦礦型材料晶相轉(zhuǎn)變溫度的方法。

背景技術(shù)

近年來金屬-鹵化物鈣鈦礦，尤其是有機(jī)、無機(jī)雜化鈣鈦礦成為發(fā)展非常迅速的一類新型光電材料。鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池(perovskite solar cells)，是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽(yáng)能電池，即是將染料敏化太陽(yáng)能電池中的染料作了相應(yīng)的替換。從2009年日本學(xué)者首次研究鈣鈦礦敏化太陽(yáng)電池,經(jīng)過幾年的發(fā)展，鈣鈦礦太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率從最初的3.8％躍升到22.1％。2012年以來，CH₃NH₃Pbl₃(MAPbl₃)鈣鈦礦作為光吸收材料在太陽(yáng)電池領(lǐng)域的應(yīng)用引起了廣泛的關(guān)注。

眾所周知，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，不同晶相的鈣鈦礦的光學(xué)性質(zhì)有著較大的區(qū)別，因而對(duì)晶體相變的控制和研究在鈣鈦礦的光電應(yīng)用中有著十分重要的意義。以MAPbl₃鈣鈦礦為例，常溫條件下，MAPbl₃為四方晶系，隨著溫度的降低，其會(huì)由四方晶相轉(zhuǎn)變?yōu)檎幌唷Ｔ诰w的合成過程中，人們一般通過嚴(yán)格掌控溫度、壓力、粒度和組成等因素來控制晶體的結(jié)構(gòu)。

Capitani等人研究了高壓下MAPbl₃鈣鈦礦發(fā)光信號(hào)的變化，通過高壓X射線衍射儀技術(shù)檢測(cè)到高壓的作用引起了鈣鈦礦晶體的晶相轉(zhuǎn)變。(參見“High-pressure behaviorof methylammonium lead iodide(MAPbI{sub3})hybrid perovskite”，《Journal ofApplied Physics》,2016,119(18):316-16411)。然而高壓雖然可以使鈣鈦礦晶體發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，但是該技術(shù)成本相對(duì)較高、操作復(fù)雜，一般應(yīng)用在理論研究方面。另外，過高的壓力會(huì)使鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)被破壞而轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定型結(jié)構(gòu)，而且在鈣鈦礦的光電應(yīng)用方面，尤其是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，高壓技術(shù)有可能會(huì)損壞光電設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種調(diào)控鈣鈦礦型材料晶相轉(zhuǎn)變溫度的方法，通過在鈣鈦礦表面包覆氧化鋅納米層，激發(fā)后在二者界面處產(chǎn)生電場(chǎng)，利用該電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)鈣鈦礦型材料晶相轉(zhuǎn)變溫度的改變。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種調(diào)控鈣鈦礦型材料晶相轉(zhuǎn)變溫度的方法，所述方法為：在鈣鈦礦型材料表面包覆氧化鋅納米層，然后對(duì)其進(jìn)行激發(fā)，在鈣鈦礦型材料和氧化鋅的界面處產(chǎn)生電場(chǎng)。

根據(jù)本發(fā)明，所述鈣鈦礦型材料為金屬-鹵化物鈣鈦礦，優(yōu)選為甲胺鉛碘鈣鈦礦。

根據(jù)本發(fā)明，所述氧化鋅納米層的厚度為5-30nm，優(yōu)選為10-20nm；例如可以是5nm、8nm、10nm、13nm、15nm、18nm、20nm、23nm、25nm、28nm或30nm，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉。

當(dāng)氧化鋅納米層的厚度過大時(shí)，會(huì)使鈣鈦礦本身對(duì)激發(fā)光的吸收降低；當(dāng)其厚度過小時(shí)，激發(fā)后產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度過小。

根據(jù)本發(fā)明，所述激發(fā)使其在界面處產(chǎn)生電場(chǎng)的方法為光照或?qū)腚娏鳌?/p>