The invention relates to a spontaneously gradient Doped Perovskite film, a preparation method and its application. The molecular formula of the perovskite material is Cs0.1FA0.9PbI3, and the molecular formula of doped ions are SbCl3 and InCl3. The perovskite material is evenly covered on the base with octahedral crystals, while the gradient of doped ions is distributed on both sides of the perovskite film, and trace doped ions exist in the middle part of the film. \u3002 Perovskite thin films with gradient distribution of doped ions were formed by one-step method using non-tolerant hetero-valent metal ions through calculation of tolerance factor. This spontaneous gradient doping can form a shear band, which is conducive to carrier transport. The photoelectric conversion efficiency and filling factor of perovskite solar cells prepared by this method can reach 21.04% and 0.84 respectively. The invention has important significance in space regulation of carrier transmission and improving photoelectric conversion efficiency of devices.
【技术实现步骤摘要】
一种自发渐变掺杂钙钛矿薄膜、制备方法及其应用
本专利技术属于掺杂离子自发梯度分布的钙钛矿薄膜材料,该薄膜采用简单、易操作的一步法反溶剂制备而成,具有优异的光生伏特效应,在其他能源开发和环境保护领域也具有潜在的应用价值。
技术介绍
寻找低成本、高效的清洁能源来代替有限的化石燃料,是关乎人类可持续发展乃至生死存亡的关键问题。目前,通过构建光伏系统,采用太阳电池组件将可见光直接转化为电能是最为有效的太阳能利用策略之一。有机无机杂化钙钛矿能够耦合有机和无机两类材料的特性,近年来受到了广泛的关注。在这类材料中,具有钙钛矿结构的AMX3有机金属卤化物(A为甲胺、甲脒、铯离子,M为Pb、Sn等金属元素,X为卤族元素)作为光吸收材料在光伏器件领域取得了一系列突破性进展,其认证效率在短短几年内就达到了23.3%,有望成为新一代的光伏技术,因而受到了科研工作者的广泛关注。在光伏领域,渐变掺杂是常用的控制载流子传输的方法,但是,传统的渐变异质结的构建多基于扩散技术,即高浓度掺杂离子逐步向主体离子扩散,再加上有机无机杂化钙钛矿材料高的固溶体效应,这使得杂质离子只能在材料的上界面实现扩散,而且有可能比较耗时或者耗费成本。因此如何实现自发的渐变掺杂提高钙钛矿太阳电池中载流子的分离和传输是重要的挑战。在本专利技术中,首次从容差因子理论预测出发,对n型金属离子进行筛选,预测Sb3+和In3+可形成非钙钛矿型材料的异价金属离子有可能实现自发掺杂。进一步的实验表明,Sb3+和In3自发梯度分布在钙钛矿薄膜两端,而且上表面的掺杂离子自发迁移,实现了钙钛矿/电子传输层界面剪切能带,有效地改善了载 ...
【技术保护点】
1.一种自发渐变掺杂的钙钛矿薄膜,其特征在于,所述钙钛矿材料分子式是Cs0.1FA0.9PbI3,掺杂离子分子式为SbCl3、InCl3,钙钛矿材料以八面体的晶体均匀的覆盖在基底上,而掺杂离子梯度分布在钙钛矿薄膜的上下两边,微量的掺杂离子存在薄膜中间部分。
【技术特征摘要】
1.一种自发渐变掺杂的钙钛矿薄膜,其特征在于,所述钙钛矿材料分子式是Cs0.1FA0.9PbI3,掺杂离子分子式为SbCl3、InCl3,钙钛矿材料以八面体的晶体均匀的覆盖在基底上,而掺杂离子梯度分布在钙钛矿薄膜的上下两边,微量的掺杂离子存在薄膜中间部分。2.一种自发渐变掺杂钙钛矿薄膜的制备方法,容忍因子(τ)计算,选用非容忍(当τ在0.8~1.0之间时可形成钙钛矿晶相,当τ>1或τ<0.8时形成非钙钛矿晶相)的异价金属离子,一步法形成掺杂离子梯度分布的钙钛矿薄膜。3.一种自发渐变掺杂钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:将0.001M~0.01M的SbCl3/乙醇溶液或InCl3/乙醇溶液与钙钛矿前驱体溶液均匀混合,完全溶解后,通过一步法旋涂钙钛矿薄膜,转速为400...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨化桂,乔红伟,侯宇,
申请(专利权)人:华东理工大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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