本发明专利技术公开了一种共价三嗪框架/溴铅铯复合光伏薄膜的制备方法，属于复合材料制备领域。将制备出的类石墨烯CTFs纳米片加入PbBr2的溶液中形成PbBr2/CTFs前驱体溶液；其次将PbBr2/CTFs前驱体溶液进行旋涂，退火处理形成一层膜；然后再旋涂CsBr溶液，退火处理，得到CsPbBr3/CTFs复合光伏薄膜。类石墨烯CTFs作为光伏电池修饰剂改善了CsPbBr3薄膜质量，提高了结晶性，增大晶粒尺寸，减少了薄膜晶界，薄膜光伏性能可提高15％。光伏性能可提高15％。
【技术实现步骤摘要】
一种共价三嗪框架/溴铅铯复合光伏薄膜的制备方法
[0001]本专利技术涉及材料制备领域，特别是涉及一种共价三嗪框架/溴铅铯复合光伏薄膜的制备方法。
技术介绍
[0002]近几年来，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)的光电转换效率(PCE)飞速提高，与硅基太阳能电池相差无几，是目前光伏领域中最具商业市场前景的材料。然而，室外的不稳定性仍然是阻碍其商业化的主要障碍。许多学者通过组分工程、界面钝化、材料封装等各方面努力来改善其稳定性。然而，长期在湿热氛围下引起的有机组分的迁移应力会导致钙钛矿薄膜的降解导致器件性能变差。因此，无机钙钛矿器件可以看作是最有希望具备环境稳定性的材料。尤其是CsPbBr3钙钛矿器件具有优异的耐湿热、耐光性，并且器件的制备工艺简便、原料价格低廉。然而，全无机钙钛矿CsPbBr3成膜质量较差，缺陷较多，导致大量电荷发生非辐射复合，阻碍器件效率的提高。
[0003]钝化策略是抑制非辐射复合一种有效的方法。目前，主要是利用具有配位能力的小分子与钙钛矿中Pb离子形成配位键，从而钝化缺陷，减小缺陷密度。例如，Zhang Lan等人利用NH4SCN作为添加剂可以极大地降低缺陷密度，抑制界面复合，促进电荷转移(ACS Appl.Mater.Interfaces 2020,12,10579.)。Qunwei Tang等人利用赖氨酸作为添加剂可以同时与Pb
2+
(Cs
+
)和Br
‑
进行络合，从而可以降低结晶速率，增大CsPbBr3晶体粒径，有效减少晶界缺陷，进而可以提交器件的光伏效率(ACS Appl.Mater.Interfaces 2020,12,36092.)。最近Qunwei Tang等人报道了利用多功能溴化氧化石墨烯(Br
‑
GO)显著降低了缺陷密度，减小了非辐射复合，提高了光电转化效率(Chem.Eng.J.2021,412,128727)。共价三嗪框架结构(CTFs)是由C、N、H、O、S等轻质元素组成，相比石墨烯等二维晶体材料，具有更强的可设计性，可以从原子水平上设计各种各样的结构，是一种优良的光电材料。将这类块体的CTFs材料剥离成类石墨烯材料并作为添加剂对CsPbBr3太阳能电池进行表面修饰还鲜有报道。
技术实现思路
[0004]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种共价三嗪框架/溴铅铯复合光伏薄膜的制备方法，其利用共价三嗪框架材料作为添加剂对溴铅铯的晶体生成进行调控，能够改善薄膜的结晶质量，结晶性增强，晶粒尺寸增大，晶界减少，提高其光伏性能。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]提供一种共价三嗪框架/溴铅铯复合光伏薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)类石墨烯CTFs纳米片的制备：CTFs与乙醇混合后，进行回流，冷却，过滤，冷冻干燥；取一定量的处理过的CTFs分散到剥离溶剂中，利用超声波细胞破碎仪对CTFs分散液超声剥离，然后冷冻干燥，得到类石墨烯CTFs纳米片；
[0008](2)CsPbBr3复合薄膜的制备：取一定量的类石墨烯CTFs纳米片分散到PbBr2溶液中
得到PbBr2/CTFs前驱体溶液；将PbBr2/CTFs前驱体溶液旋涂，退火成膜，然后再旋涂CsBr溶液，退火形成共价三嗪框架/溴铅铯复合光伏薄膜。
[0009]优选地，所述类石墨烯CTFs纳米片的片层厚度为3.80
‑
4.20nm，尺寸大小为1
‑
10μm。
[0010]优选地，CTFs的结构包括：
[0011][0012]优选地，所述CTFs在乙醇中回流时间为2
‑
5h。
[0013]优选地，超声波细胞破碎仪的频率为19.5
‑
20.5kHz，功率为1200
‑
1500W，超声时间为80
‑
120min。
[0014]优选地，PbBr2的前驱体溶液中含CTFs纳米片的浓度为2.5
‑
10mg/L。
[0015]优选地，配制CTFs分散液的溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺；PbBr2溶液的溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0016]优选地，PbBr2/CTFs前驱体溶液中PbBr2和CsBr溶液中CsBr的摩尔比为1：0.8
‑
1.2。
[0017]优选地，PbBr2溶液的浓度为0.5
‑
1.2mol/L。
[0018]优选地，CsBr溶液的浓度为0.05
‑
0.1mol/L。
[0019]按上述方案，重复进行多次旋涂CsBr溶液和后续退火步骤。
[0020]本专利技术通过添加类石墨烯CTFs纳米片得到的CTFs/CsPbBr3复合光伏薄膜，改善了薄膜的结晶质量，结晶性增强，晶粒尺寸增大，晶界减少，光伏性能最大提高了15％。
附图说明
[0021]图1和图2分别为CTFs(结构1)和CTFs(结构2)纳米片TEM图；
[0022]图3为添加不同浓度CTFs的CTFs/CsPbBr3薄膜的XRD图谱；
[0023]图4为将CTFs/CsPbBr3薄膜作为吸收层制作成FTO/SnO2/(CTFs/CsPbBr3)/carbon器件结构的光伏性能参数统计图：(a)Voc、(b)Jsc、(c)FF、(d)PCE。
[0024]图5CTFs/CsPbBr3复合薄膜中对CTFs不同含量的SEM图(a)0mg/L；(b)2.5mg/L(c)5mg/L；(d)10mg/L。
具体实施方式
[0025]下面结合实例对本专利技术作进一步描述。
[0026]实施例1
[0027]一种共价三嗪框架/溴铅铯复合光伏薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0028](1)类石墨烯CTFs纳米片制备：0.6g的CTFs(结构1)和25mL乙醇混合，80℃回流3h后，冷却，过滤，冷冻干燥。取50mg的CTFs分散到10mLN,N
‑
二甲基甲酰胺中，在装有循环水系统的EP管中，用超声波细胞破碎仪以20kHz，1200W的功率对悬浮液超声120min。
[0029](2)CTFs/CsPbBr3复合光伏薄膜的制备：将类石墨烯CTFs(结构1)纳米片加入到1M的PbBr2的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，使CTFs纳米片的浓度为2.5mg/L。其次，使用移液枪量取80μL的PbBr2/CTFs溶液旋涂到FTO上，100℃退火30min。然后旋涂80μL0.1mol/L的CsBr甲醇溶液，250℃下退火5min，重复旋涂CsBr甲醇溶液和250℃下退火5min，重复8次，最后得到一层面积为0.40cm2的橙黄色的CTFs/CsPbBr3薄膜。
[0030]实施例2
[0031]一种共价三嗪框架/溴铅铯复合本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种共价三嗪框架/溴铅铯复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)类石墨烯CTFs纳米片的制备：CTFs与乙醇混合后，进行回流，冷却，过滤，冷冻干燥；取一定量的处理过的CTFs分散到剥离溶剂中，利用超声波细胞破碎仪对CTFs分散液超声剥离，过滤，然后冷冻干燥，得到类石墨烯CTFs纳米片；(2)CsPbBr3复合薄膜的制备：取一定量的类石墨烯CTFs纳米片分散到PbBr2溶液中得到PbBr2/CTFs前驱体溶液；将PbBr2/CTFs前驱体溶液旋涂，退火成膜，然后再旋涂CsBr溶液，退火形成共价三嗪框架/溴铅铯复合光伏薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述类石墨烯CTFs纳米片的片层厚度为3.80
‑
4.20nm，尺寸大小为1
‑
10μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：CTFs的结构包括：4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中回流时间为2
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：刘满营，何雨琦，李振洋，魏国锋，郑直，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。