[發明專利]一種鈣鈦礦表面修飾的方法及其應用

在審

• 申請號: 201910838093.8
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110676390A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 鄭南峰;徐汝超;吳炳輝;陳睿豪
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42
• 代理公司: 32256 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 王茹

本發明提供一種鈣鈦礦表面修飾的方法，包括：將表面修飾劑溶于溶劑中，配制成表面修飾溶液；將所述表面修飾溶液涂覆在鈣鈦礦表面；以及令所述涂覆有表面修飾溶液的鈣鈦礦干燥，即得經表面修飾的鈣鈦礦。本發明所使用的表面修飾劑為巰基吡啶類化合物，其可使鈣鈦礦層的表面形成疏水層，有利于增強鈣鈦礦的水穩定性和空氣中的穩定性，增強鈣鈦礦層的長時間穩定性，提高鈣鈦礦薄膜及采用鈣鈦礦的各種結構、電子器件的穩定性。

技術領域

本發明涉及一種鈣鈦礦表面修飾的方法，尤其關于一種以經表面修飾制得高水穩定性、高空氣穩定性鈣鈦礦的方法。

背景技術

自2009年報道以來，鈣鈦礦(Perovskite)，已經廣泛應用于光伏電池、激光器、發光二極管、光電探測器、催化劑載體等。尤其是鈣鈦礦太陽能電池發展迅猛，光電轉換效率從3.8％快速突破25.2％。鈣鈦礦作為光吸收材料，本身具有吸光系數高、載流子遷移率高、載流子擴散距離長、帶隙可調節等優異的光電特性，且可溶液加工，制備工藝簡單，成本低廉，因此吸引了越來越多的研究團隊致力于此。

鈣鈦礦太陽能電池雖然在效率、成本方面具有獨特的優勢，但器件的長期穩定性是制約其發展的主要障礙。具體而言，鈣鈦礦材料的水穩定性較差，遇水極易分解，且鈣鈦礦薄膜的表面疏水性不佳，故鈣鈦礦薄膜在遇到濕氣、熱氣、空氣等均會快速降解，因此限制了鈣鈦礦太陽能電池的發展及工業化生產。此外，鈣鈦礦太陽能電池的商業化應用還面臨著如何大面積制備的問題，目前多采用刮涂和卷對卷的方式制備大面積鈣鈦礦薄膜。

先前技術例如CN108447994A中，提出采用吡啶類化合物進行修飾鈣鈦礦薄膜的方法，然而僅依靠N與Pb的配位作用實現表面配位，相互作用并不強，無法改善鈣鈦礦薄膜的長期穩定性。此外，該先前技術采用浸泡的方法對鈣鈦礦表面進行修飾，雖可在小面積區域得到一個具疏水性的鈣鈦礦薄膜，但在大面積的商業化應用中，浸泡的方式面臨著溶劑損耗、電池尺寸受容器限制等問題，不利于鈣鈦礦薄膜的大面積制備。

此外，其它文獻如Zhang于2019年發表在Advanced Energy Materials的《Efficient and Stable Chemical Passivation on Perovskite Surface viaBidentate Anchoring》，該文獻講述了類似的修飾方法，作者利用修飾鈣鈦礦薄膜，但僅依靠作為修飾劑并不能達到最佳水穩定效果。而且，該文獻中的修飾劑涂敷方法為旋涂，不能適用于鈣鈦礦太陽電池大面積制備中。

因此，目前亟需一種能夠提高鈣鈦礦薄膜水穩定性的表面修飾方法，并要求該方法適用于大面積鈣鈦礦薄膜的修飾。

發明內容

本發明提供一種鈣鈦礦表面修飾的方法，通過修飾鈣鈦礦表面，提高鈣鈦礦表面的疏水能力和對空氣的穩定性。所使用的表面修飾劑是以配位化學鍵的形式存在于鈣鈦礦表面，與表面原子親密結合，從而在實現高疏水性的同時提高空氣穩定性，可以達到長期穩定的作用。

本發明有關表面修飾鈣鈦礦的方法，包括：

將表面修飾劑溶于溶劑中，配制成表面修飾溶液；

將所述表面修飾溶液涂覆在鈣鈦礦表面；以及

令所述涂覆有表面修飾溶液的鈣鈦礦干燥，即得經表面修飾的鈣鈦礦。

根據本發明的實施例，所述表面修飾劑為巰基吡啶類化合物。

根據本發明的實施例，所述表面修飾劑為其中，R為氫、經取代或未經取代的烷基或乙?；?/p>

根據本發明的實施例，所述溶劑包括乙醚、乙酸乙酯、異丙醇、氯苯或二氯苯中的至少一種。

根據本發明的實施例，所述將所述表面修飾溶液涂覆在鈣鈦礦表面的步驟包括將表面修飾溶液旋涂、噴霧噴涂和刮涂在鈣鈦礦表面。