一种全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于钙钛矿吸收材料技术领域，公开一种全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料及其制备方法。其分子式为CsPb1‑

An all inorganic Sn Pb binary perovskite absorbing material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿吸收材料
，具体涉及一种全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]21世纪以来，由于工业发展的需要和人口压力的激增，形成了严重的温室效应，导致全球气候变暖等一系列严重问题，因此人类急需一种高效率低污染的新型能源以供当下和未来的需要。近年来，钙钛矿太阳能电池以其优异的光电转换性能和低成本溶液加工等优势受到广泛关注，被认为是新一代薄膜太阳能电池技术中的杰出代表。目前，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经从2009年报道的3.81％迅速提升到现在的25.5％，获得了可比拟传统商用硅基太阳能电池的能量转换效率（PCE），被认为是最有希望实现低成本发电的光电薄膜电池器件。
[0003]有机
‑
无机杂化钙钛矿太阳能电池是目前最高光电转换效率纪录的保持者，但是由于有机阳离子甲胺和甲脒的不稳定性，热接触和光照射都会导致钙钛矿的严重分解，这极大地限制了有机
‑
无机杂化钙钛矿太阳能电池的发展。提高稳定性的一个可行策略是用无机阳离子取代有机阳离子，构成全无机钙钛矿，从而提升钙钛矿的光
‑
热稳定性。然而全无机纯铅钙钛矿材料的光学禁带宽度较大，无法吸收足够的太阳光，相应制备的钙钛矿太阳能电池的能量转换效率较低。利用引入金属Sn阳离子的合金工程，形成的全无机Sn
‑
Pb二元钙钛矿具有带隙窄、毒性低、载流子迁移率高的特性，具有较好的光伏性能，但在大气环境下容易从立方晶系转变为正交晶系，且Sn基钙钛矿中的Sn
2+
在空气中易被氧化为Sn
4+
，这会导致钙钛矿中出现严重的自掺杂效应，严重削弱器件的能量转换效率和器件稳定性，这阻碍了其商业化进展。同时，全无机Sn
‑
Pb二元钙钛矿材料的合成温度较高（>100 o
C），无法实现低温化制备。

技术实现思路

[0004]针对现有的钙钛矿吸收材料不稳定以及低温不能制备等问题，本专利技术的目的旨在提供一种能够获得优异稳定性的同时具有高效率器件的全无机锡铅二元钙钛矿光吸收材料及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料，其分子式为CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br、CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl或CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl
‑
S，0﹤x﹤1。
[0006]当全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料的分子式为CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br时，制备步骤如下：（1）、合成CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br前驱体溶液：将CsI∶PbI2∶PbBr2∶SnI2∶SnBr2∶SnF2按照2∶1
‑
x∶1
‑
x∶x∶x∶0.1的摩尔比例溶解到有机混合溶剂中，在室温下搅拌反应10
‑
12h，得到CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br前驱体溶液；所述有机混合溶剂由二甲基亚砜（DMSO）与N,N
‑
二甲基甲酰胺（DMF）以体积比（5
‑
7）∶（3
‑
5）组成并且两者体积之和为10；
（2）、制备CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br薄膜：将步骤（1）所得CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br前驱体溶液过滤后，在惰性气氛中通过溶液沉积技术将其沉积在基底上，在最后沉积的5
‑
10 s，滴加乙酸乙酯，随后将沉积薄膜的基底在≥60 ℃的温度下退火≥40 s，得到全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料
‑‑
CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br薄膜。
[0007]当全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料的分子式为CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl时，制备步骤如下：（1）、合成CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl前驱体溶液：将CsI∶PbI2∶PbBr2∶SnI2∶SnBr2∶SnF2按照2∶1
‑
x∶1
‑
x∶x∶x∶0.1的摩尔比例溶解到有机混合溶剂中，在室温下搅拌反应10
‑
12 h；接着添加氯化铯CsCl到上述溶液中，氯化铯CsCl的添加量为CsI、PbI2、PbBr2、SnI2、SnBr2、SnF2质量总和的1
‑
10 wt%，搅拌反应1
‑
2 h，得到CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl前驱体溶液；所述有机混合溶剂由二甲基亚砜（DMSO）与N,N
‑
二甲基甲酰胺（DMF）以体积比（5
‑
7）∶（3
‑
5）组成并且两者体积之和为10；（2）、制备CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl薄膜：将步骤（1）所得CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl前驱体溶液过滤后，在惰性气氛中通过溶液沉积技术将其沉积在基底上，在最后沉积的5
‑
10 s，滴加乙酸乙酯，随后将沉积薄膜的基底在≥60 ℃的温度下退火≥40 s，得到全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料
‑‑
CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl薄膜。
[0008]当全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料的分子式为CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl
‑
S时，制备步骤如下：（1）、合成CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl前驱体溶液：将CsI∶PbI2∶PbBr2∶SnI2∶SnBr2∶SnF2按照2∶1
‑
x∶1
‑
x∶x∶x∶0.1的摩尔比例溶解到有机混合溶剂中，在室温下搅拌反应10
‑
12 h；接着添加氯化铯CsCl到上述溶液中，氯化铯CsCl的添加量为CsI、PbI2、PbBr2、SnI2、SnBr2、SnF2质量总和的1
‑
10 wt%，搅拌反应1
‑
2 h，得到CsPb1‑
x
Sn
x
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料，其特征在于：其分子式为CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br、CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl或CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl
‑
S，0﹤x﹤1。2.一种如权利要求1所述的全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料的制备方法，其特征在于，CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br的制备步骤如下：（1）、合成CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br前驱体溶液：将CsI∶PbI2∶PbBr2∶SnI2∶SnBr2∶SnF2按照2∶1
‑
x∶1
‑
x∶x∶x∶0.1的摩尔比例溶解到有机混合溶剂中，在室温下搅拌反应10
‑
12h，得到CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br前驱体溶液；所述有机混合溶剂由二甲基亚砜与N,N
‑
二甲基甲酰胺以体积比（5
‑
7）∶（3
‑
5）组成并且两者体积之和为10；（2）、制备CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br薄膜：将步骤（1）所得CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br前驱体溶液过滤后，在惰性气氛中通过溶液沉积技术将其沉积在基底上，在最后沉积的5
‑
10 s，滴加乙酸乙酯，随后将沉积薄膜的基底在≥60 ℃的温度下退火≥40 s，得到全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料
‑‑
CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br薄膜。3.一种如权利要求1所述的全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料的制备方法，其特征在于，CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl的制备步骤如下：（1）、合成CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl前驱体溶液：将CsI∶PbI2∶PbBr2∶SnI2∶SnBr2∶SnF2按照2∶1
‑
x∶1
‑
x∶x∶x∶0.1的摩尔比例溶解到有机混合溶剂中，在室温下搅拌反应10
‑
12 h；接着添加氯化铯CsCl到上述溶液中，氯化铯CsCl的添加量为CsI、PbI2、PbBr2、SnI2、SnBr2、SnF2质量总和的1
‑
10 wt%，搅拌反应1
‑
2 h，得到CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl前驱体溶液；所述有机混合溶剂由二甲基亚砜与N,N
‑
二甲基甲酰胺以体积比（5
‑
7）∶（3
‑
5）组成并且两者体积之和为10；（2）、制备CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
‑
CsCl薄膜：将步骤（1）所得CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
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CsCl前驱体溶液过滤后，在惰性气氛中通过溶液沉积技术将其沉积在基底上，在最后沉积的5
‑
10 s，滴加乙酸乙酯，随后将沉积薄膜的基底在≥60 ℃的温度下退火≥40 s，得到全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料
‑‑
CsPb1‑
x
Sn
x
I2Br
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CsCl薄膜。4.一种如权利要求1所述的全无机锡铅二元钙钛矿吸收材料的制备方法，其特征在于，CsPb1‑
x
Sn
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【专利技术属性】
技术研发人员：张懿强，陈刚树，宋延林，李鹏伟，马家乐，金泽，雷诺，郭峰，吴振华，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：