一种钙钛矿薄膜光活性层材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种钙钛矿薄膜光活性层材料的制备方法，其包括下面的步骤:S1:制备得到CH3NH3PbI3前驱液；S2：制备得到具有磁性的Sr2MnMoO6材料，把磁性的Sr2MnMoO6材料加入到CH3NH3PbI3前驱液，以得到磁性的CH3NH3PbI3前驱液；S3：把磁性的CH3NH3PbI3前驱液经过旋涂法在基板上形成钙钛矿薄膜光活性层。通过在前驱液内加入磁性材料之后，则使得前驱液经过旋涂后在基板上形成的薄膜，经过试验测试后其效率得到了提高，其机理推测为磁性材料的加入对于前驱液在的晶核生长过程中有利于控制结构的稳定性和分散性，从而产生了更为优良的电效率。从而产生了更为优良的电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿薄膜光活性层材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种钙钛矿薄膜光活性层材料的制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能是自然界中的宝贵财富，随着清洁能源的号召和发展，近些年来通过太阳能板组件完成太阳能转换为电能的技术一直在不断地更新和发展。
[0003]在太阳能发电技术中，核心研究热点之一就是钙钛矿太阳能电池的发展，这种类型的太阳能电池借助于钙钛矿型的有机金属卤化物半导体，对于太阳光进行吸光转换为电能，其属于第三代的太阳能电池产物，也因为具有诸多的优势而活跃在近些年的研发前沿。
[0004]在太阳能电池的具体制备方法中，会涉及到钙钛矿薄膜光活性层材料的制备，现有技术中最为广泛采用的方式为一步溶液沉积法，另外还存在有两步溶液沉积法、气相辅助溶液法等。而一步溶液沉积法由于其步骤较为简单，适合大规模、批量化操作而应用范围最广。
[0005]一步溶液沉积法最基本的原理在于制备得到钙钛矿前驱液，然后旋涂在例如为TiO2的基片上，然后进行退火处理，以得到薄膜层结构。然而，在这种传统的一步溶液沉积法的制备步骤中，较为突出的一个技术问题就是形成的钙钛矿薄膜的形貌不佳，经过研究表明这主要是因为晶核形成过程中较为缓慢和不均匀造成的。而这种结构上的缺陷也就造成了通过这种方法得到的薄膜材料的效率不高，实用性能受到了严重制约。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术中存在的问题，本专利技术提供一种加入磁性物质以改善薄膜效率不高的技术问题。
[0007]本专利技术提供的一种钙钛矿薄膜光活性层材料的制备方法，其包括下面的步骤:S1:制备得到CH3NH3PbI3前驱液；S2：制备得到具有磁性的Sr2MnMoO6材料，把磁性的Sr2MnMoO6材料加入到CH3NH3PbI3前驱液，以得到磁性的CH3NH3PbI3前驱液；S3：把磁性的CH3NH3PbI3前驱液经过旋涂法在基板上形成钙钛矿薄膜光活性层。
[0008]上述方案的有益效果为：通过在前驱液内加入磁性材料之后，则使得前驱液经过旋涂后在基板上形成的薄膜，经过试验测试后其效率得到了提高，其机理推测为磁性材料的加入对于前驱液在的晶核生长过程中有利于控制结构的稳定性和分散性，从而产生了更为优良的电效率。
[0009]一个优选的方案是，在所述S3中，向所述基板施加磁场，在磁场的作用下形成晶核。
[0010]经过进一步的实验验证，通过在薄膜形成的过程中施加磁场，通过磁场对于前驱液的处理，并且相应地磁性材料会在磁场作用下加强对于前驱液的晶核形成过程中的影响力，并且通过这种步骤得到的薄膜材料的效率得到了进一步明显的提升。
[0011]一个优选的方案是，磁性的Sr2MnMoO6材料为掺杂Bi
3+
得到的磁性材料。
[0012]一个优选的方案是，所述磁性的Sr2MnMoO6材料在CH3NH3PbI3前驱液占据的重量比例为1%至5%。
[0013]一个优选的方案是，所述磁性的Sr2MnMoO6材料中的掺杂的Bi
3+
的摩尔占比为10%至20%。
[0014]一个优选的方案是，CH3NH3PbI3前驱液采用CH3NH3I和PbI2混合形成，CH3NH3I和PbI2的摩尔比为1:1至1:1.2，其中溶剂采用二甲基亚砜和丁内酯。
[0015]一个优选的方案是，采用BiVO4材料掺杂在Sr2MnMoO6材料中以得到磁性的Sr2MnMoO6材料。
具体实施方式
[0016]第一实施例：本专利技术提供的一种钙钛矿薄膜光活性层材料的制备方法，其包括下面的步骤:S1:制备得到CH3NH3PbI3前驱液；S2：制备得到具有磁性的Sr2MnMoO6材料，把磁性的Sr2MnMoO6材料加入到CH3NH3PbI3前驱液，以得到磁性的CH3NH3PbI3前驱液；S3：把磁性的CH3NH3PbI3前驱液经过旋涂法在基板上形成钙钛矿薄膜光活性层。
[0017]通过在前驱液内加入磁性材料之后，则使得前驱液经过旋涂后在基板上形成的薄膜，经过试验测试后其效率得到了提高，其机理推测为磁性材料的加入对于前驱液在的晶核生长过程中有利于控制结构的稳定性和分散性，从而产生了更为优良的电效率。
[0018]经过进一步地效率测试，不加磁性材料的CH3NH3PbI3直接得到的薄膜光活性材料的效率值在10%以下，与之相比添加磁性的Sr2MnMoO6材料之后得的薄膜光活性材料的效率值在13%至15%之间。
[0019]第二实施例：优选地，本实施例在所述S3中，向所述基板施加磁场，在磁场的作用下形成晶核。经过进一步的实验验证，通过在薄膜形成的过程中施加磁场，通过磁场对于前驱液的处理，并且相应地磁性材料会在磁场作用下加强对于前驱液的晶核形成过程中的影响力，并且通过这种步骤得到的薄膜材料的效率得到了进一步明显的提升。通过施加磁场后的薄膜光活性材料的效率值经过测试的三组数据为16.3%、16.9%和17.2%，可见经过磁场步骤的作用后，效率最大值达到了17.2%，这种提升是非常明显的。
[0020]第三实施例：优选地，本实施例的磁性的Sr2MnMoO6材料为掺杂Bi
3+
得到的磁性材料。
[0021]所述磁性的Sr2MnMoO6材料在CH3NH3PbI3前驱液占据的重量比例为1%至5%。所述磁性的Sr2MnMoO6材料中的掺杂的Bi
3+
的摩尔占比为10%至20%。经过验证，当磁性的Sr2MnMoO6材料在前驱液中占据的重量比例超过5%后对于薄膜材料的效率值不会产生明显改变，甚至在超过10%以后会导致效率下降，这可能是因为过多的磁性材料会导致晶核成型受限制。
[0022]CH3NH3PbI3前驱液采用CH3NH3I和PbI2混合形成，CH3NH3I和PbI2的摩尔比为1:1至1:1.2，其中溶剂采用二甲基亚砜和丁内酯。
[0023]采用BiVO4材料掺杂在Sr2MnMoO6材料中以得到磁性的Sr2MnMoO6材料。BiVO4材料优
选为经过Fe3O4复合得到的材料，这样可以明显提升磁性材料的磁性，并且使用的磁性材料的用量降低。另外，还可以通过磁性的Sr2FeMoO6与Sr2MnMoO6进行复合掺杂，并且这两种材料由于结构性能相近而形成更优异的稳定结构，经过比对后发现这两种材料得到磁性材料优于Fe3O4和BiVO4掺杂在Sr2MnMoO6材料的效率性能，即Sr2FeMoO6（10%至20%重量比）与Sr2MnMoO6形成的复合磁性材料在更少使用量的情况下，效率高于Fe3O4和BiVO4和的对照组，效率值最高达到了19.5%。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿薄膜光活性层材料的制备方法，其特征在于，包括下面的步骤:S1:制备得到CH3NH3PbI3前驱液；S2：制备得到具有磁性的Sr2MnMoO6材料，把磁性的Sr2MnMoO6材料加入到CH3NH3PbI3前驱液，以得到磁性的CH3NH3PbI3前驱液；S3：把磁性的CH3NH3PbI3前驱液经过旋涂法在基板上形成钙钛矿薄膜光活性层。2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜光活性层材料的制备方法，其特征在于，在所述S3中，向所述基板施加磁场，在磁场的作用下形成晶核。3.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜光活性层材料的制备方法，其特征在于，磁性的Sr2MnMoO6材料为掺杂Bi
3+
得到的磁性材料。4.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜光活性层材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗迎夏，刘玉梅，宗成中，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：