一种无机空穴传输材料二硫化亚铁的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种无机空穴传输材料二硫化亚铁的制备方法及其应用，将0.2 mol的Fe2O3和0.4 mol硫粉混合后，在400‑600℃氩气中煅烧2小时得到FeS2纳米颗粒，制得的FeS2纳米颗粒作为空穴传输材料应用于钛矿太阳能电池中。本发明专利技术首次提供了一步合成FeS2纳米颗粒作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料，能使得钙钛矿太阳能电池得到0.8伏特的开路电压，其最高光电转换效率为2.94%；该方法原材料价格低廉易得，合成步骤简单，有良好的商业应用发展前景。

Preparation of inorganic hole transport material two ferrous sulfide and its application

The invention discloses a preparation method and application of inorganic hole transport material ferrous disulfide. After mixing 0.2 mol Fe2O3 and 0.4 mol sulfur powder, the nano-particles of FeS2 are obtained by calcination in argon at 400 600 C for 2 hours. The prepared nano-particles of FeS2 are used as hole transport materials in titanium solar cells. The invention provides for the first time one-step synthesis of FeS2 nanoparticles as a hole transmission material for perovskite solar cells, which can make the perovskite solar cells get 0.8 volts of open circuit voltage, and the highest photoelectric conversion efficiency is 2.94%; the method has the advantages of cheap raw materials, simple synthesis steps and good commercial application. Show the future.

【技术实现步骤摘要】
一种无机空穴传输材料二硫化亚铁的制备方法及其应用
本专利技术属于光电材料
，具体涉及一种无机空穴传输材料二硫化亚铁的制备方法及其应用。
技术介绍
钙钛矿太阳能电池(PSCs)以其转换效率发展速度快、电池制作工艺简单、电池发电成本低及建筑一体化潜力等优点，电池性能迅速超越染料敏化太阳能电池(DSSCs)以及体异质结太阳能电池(BSCs)，并极有可能接近并超越硅基太阳能电池性能并且领先未来的太阳能电池市场。但由于制备材料有毒、材料不稳定且电池寿命短，大规模商业化受限。固态有机空穴传输层材料如spiro-OMeTAD分子的引入，极大地提高了PSCs的稳定性、效率和寿命；有效的解决了液态电解质不稳定、难封装及难以大面积生产的问题。但spiro-OMeTAD分子合成周期长，产率低，成本高等缺点限制了基于该类分子的PSCs的产业化，且以该材料为空穴传输层的PSCs的光电转换效率PCE基本达到上限。因此，设计合成可作为空穴传输材料的新型材料，并应用于PSCs，有望进一步提高电池的效率和寿命，优化电池结构，降低成本，并实现大面积生产和产业化；对于解决能源短缺和环境问题具有重要的科学意义。从目前研究结果来看，新型无机材料作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的报道相对较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术不足，提供一种无机空穴传输材料二硫化亚铁的制备方法及其应用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种无机空穴传输材料FeS2的制备方法，采用一步煅烧法，将0.2mol粒径为30nm或10nm的Fe2O3和0.4mol硫粉混合后，在400-600℃氩气中煅烧2小时得到FeS2纳米颗粒。如上所述的制备方法制得的无机空穴传输材料FeS2用于钙钛矿太阳能电池中，以TiO2作为钙钛矿太阳能电池的电子传输材料，有机-无机杂化CH3NH3PbI3为吸光材料，FeS2作为空穴传输材料，Au为对电极，组装钙钛矿太阳能电池。本专利技术的有益效果在于：无机空穴传输层材料FeS2具有材料合成简单，纯度高，且具有相对较高的太阳能电池开路电压等特点，从而扩展了钙钛矿太阳能电池中空穴层材料的选择范围。本专利技术首次提供了一步合成FeS2纳米颗粒作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料，能使得钙钛矿太阳能电池得到0.8伏特的开路电压，获得2.94%的光电转换效率。该方法原材料价格低廉易得，合成步骤简单，有良好的商业应用发展前景。附图说明图1为本专利技术制得的FeS2的XRD图；图2为本专利技术制得的FeS2的SEM图；图3为基于FeS2空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的光电性能图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不仅仅限于这些实施例。实施例1一种无机空穴传输材料FeS2的制备方法，将0.2mol的Fe2O3（30nm）和0.4mol硫粉混合后，在500℃氩气中煅烧2小时得到FeS2纳米颗粒。实施例2一种无机空穴传输材料FeS2的制备方法，将0.2mol的Fe2O3（30nm）和0.4mol硫粉混合后，在400℃氩气中煅烧2小时得到FeS2纳米颗粒。实施例3一种无机空穴传输材料FeS2的制备方法，将0.2mol的Fe2O3（30nm）和0.4mol硫粉混合后，在600℃氩气中煅烧2小时得到FeS2纳米颗粒。实施例4一种无机空穴传输材料FeS2的制备方法，将0.2mol的Fe2O3（10nm）和0.4mol硫粉混合后，在500℃氩气中煅烧2小时得到FeS2纳米颗粒。以实施例1为例，图1为FeS2的XRD图，其衍射峰与标准卡片PDF#42-1340匹配较好，说明一步法合成的该样品为纯相的FeS2；图2是FeS2空穴传输层的扫描电镜图，可以看出FeS2纳米颗粒的大小约为30nm，均匀铺满整个膜层。以制得的FeS2纳米颗粒作为空穴传输材料，TiO2作为电子传输材料，有机-无机杂化CH3NH3PbI3为吸光材料，Au为对电极，组装钙钛矿太阳能电池，并测试其光电性能，结果如图3所示。由图3可以看出，在100mW/cm2的光强、AM1.5条件下，基于FeS2作为空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池得到0.8伏特的开路电压，其最高光电转换效率可达2.94%。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机空穴传输材料FeS2的制备方法，采用一步煅烧法，其特征在于：将0.2 mol的Fe2O3和0.4 mol硫粉混合后，在400‑600 ℃氩气中煅烧2小时得到FeS2纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种无机空穴传输材料FeS2的制备方法，采用一步煅烧法，其特征在于：将0.2mol的Fe2O3和0.4mol硫粉混合后，在400-600℃氩气中煅烧2小时得到FeS2纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的无机空穴传输材料FeS2的制备方法，其特征在于：所述Fe2O3的粒径为30nm或10nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚峰，毛海娟，魏明灯，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35