[發明專利]一種石墨烯包裹的三維二氧化鈦復合材料TiO2-CdS-RGO及鈣鈦礦太陽能電池

在審

• 申請號: 202210325421.6
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114605086A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 張亞男;王洪祥;高博文;李群;馮帥;高志崇
• 申請（專利權）人: 泰山學院
• 主分類號: C03C17/36
• 分類號: C03C17/36;C01B32/184;C01G11/02;C01G23/047;H01L51/42;H01L51/44
• 代理公司: 濟南格源知識產權代理有限公司 37306
• 代理人: 張蕾

1.一種石墨烯包裹的三維二氧化鈦復合材料TiO₂-CdS-RGO，其特征在于，所述TiO₂-CdS-RGO包括最內層的介孔分級二氧化鈦球，所述介孔分級二氧化鈦球體上沉積有硫化鎘顆粒，最外層包裹有還原氧化石墨烯。

2.根據權利要求1所述的石墨烯包裹的三維二氧化鈦復合材料TiO₂-CdS-RGO,其特征在于，其制備方法包括以下步驟：

先合成介孔分級三維二氧化鈦球體；

然后將CdS沉積在二氧化鈦球體上得到二氧化鈦-硫化鎘球體；

最后用石墨烯包裹二氧化鈦-硫化鎘球體，再經熱還原，最后得到還原氧化石墨烯包裹的三維二氧化鈦復合材料TiO₂-CdS-RGO；

所述介孔分級三維二氧化鈦球體的合成具體包括以下步驟：將鈦酸正丁酯和乙酸混合作為反應物，先室溫下攪拌老化，然后轉移到高壓釜中反應，反應完成后，將產物離心，去掉上清液，得到的白色沉淀繼續用去離子水離心洗滌三次，隨后，將所得白色沉淀物高溫燒結，即得到介孔分級三維二氧化鈦球體。

3.權利要求1-2任一所述的石墨烯包裹的三維二氧化鈦復合材料TiO₂-CdS-RGO的應用，其特征在于，用作鈣鈦礦太陽能電池的電子傳輸層。

4.一種高效穩定鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池包括從下至上依次排列的導電基底、致密TiO₂阻擋層、TiO₂-CdS-RGO層、FAPbI₃鈣鈦礦層、spiro-MeOTAD空穴傳輸層、金屬對電極層。

5.根據權利要求4所述的高效穩定鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述導電基底為FTO導電玻璃基底，即為氟摻雜的氧化錫導電玻璃基底；所述FAPbI₃鈣鈦礦層的制備方法是連續沉積溶液法；所述金屬對電極為銀對電極。

6.根據權利要求5所述的高效穩定鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述導電基底的電阻15 ohm/sq，厚度為140-160nm；所述致密TiO₂阻擋層的厚度為20-40nm；所述TiO₂-CdS-RGO層的厚度為600-1000nm；所述FAPbI₃鈣鈦礦層的厚度為200-400 nm；所述spiro-MeOTAD空穴傳輸層的厚度為200-300 nm；所述金屬對電極層的厚度為50-70nm。

7.根據權利要求4-6任一所述的高效穩定鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，其制備方法，包括以下步驟：

（1）導電基底的預處理；

（2）將弱酸性異丙醇鈦的乙醇溶液旋涂在步驟（1）所得的預處理后的導電基底上，經高溫退火處理得到旋涂有致密TiO₂阻擋層的導電基底；

（3）將三維介孔分級TiO₂納米球旋涂在步驟（2）所得的導電基底上制備二氧化鈦球體薄膜；然后使用連續化學沉積技術將CdS沉積在二氧化鈦球體薄膜上，得到二氧化鈦-硫化鎘球體薄膜；通過靜電吸附自組裝工藝在二氧化鈦-硫化鎘球體薄膜上覆蓋氧化石墨烯，再經高溫退火處理，最后得到帶有TiO₂-CdS-RGO層的導電基底；

（4）采用連續沉積溶液法，以FAI和PbI₂用作反應前體，先在步驟（3）所得的導電基底上涂覆PbI₂，然后浸泡FAI的異丙醇溶液，接著將導電基底退火，得到帶有FAPbI₃鈣鈦礦層的導電基底；

（5）在步驟（4）所得的導電基底上旋涂spiro-MeOTAD溶液，最后通過真空沉積蒸發銀對電極，即得到高效穩定鈣鈦礦太陽能電池。