【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池，涉及一种pbs纳米晶/钙钛矿复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近几年来，基于有机-无机杂化钙钛矿的太阳能电池发展迅速，电池效率已经达到26.1％。制备高质量的钙钛矿薄膜对电池器件的效率以及稳定性提升至关重要。有研究表明，将pbs纳米晶、纳米片引入钙钛矿前驱体中可以有效地提高钙钛矿薄膜质量以及薄膜的光电性能，这是由于pbs与钙钛矿晶格匹配度高，可以作为钙钛矿的结晶位点诱导钙钛矿结晶(small 2018,1801016)。此外，pbs纳米片的引入还有利于改善甲脒铅碘的相态稳定性(adv.funct.mater.2023,2304140)。
2、但是，目前采用的pbs纳米晶大多数采用热注入法制备，该方法需要在75-150℃的温度下向铅源中注入硫源(六甲基二硅硫烷或溶于油胺的单质硫)，反应全程需要在高温和惰性气体保护下进行。此外，通过该方法制备得到的pbs纳米晶是由油酸、油胺或者三辛基膦等非极性配体配位，不能直接用于制备pbs纳米晶/钙钛矿复合薄膜，还需要进一步通过配体交换将非极性配体替换成钙钛矿用的卤化铅以及一价阳离子卤化盐(如碘化甲胺mai、碘化甲脒fai)。
3、目前，虽然将pbs纳米晶与钙钛矿结合制备复合薄膜具有诸多优势，如薄膜质量提升、稳定性提升、器件性能提升等。但是适用于复合薄膜的pbs纳米晶的制备需要高温和惰性气体的保护，且步骤相对繁琐。
4、因而，提供一种条件温和、适合大规模生产的制备方式是目前亟待解决的技术问题。
技术
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种pbs纳米晶/钙钛矿复合材料及其制备方法和应用。
2、为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种pbs纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、(1)将卤化铅和有机硫源溶于极性溶剂中，将得到的混合溶液加入到溶有有机胺的有机溶剂中，反应得到油胺配位的pbs纳米晶；
5、(2)将所述的pbs纳米晶分散至钙钛矿的前驱体溶液中，反应，形成卤素盐配位的pbs纳米晶，并以其作为钙钛矿的成核位点，形成pbs纳米晶/钙钛矿复合材料。
6、本专利技术的制备方法中，由于钙钛矿的前驱体溶液的溶剂为极性溶剂，pbs纳米晶表面的油胺配体会自发地被取代成钙钛矿前驱体的卤素盐，由于卤素盐配位的pbs纳米晶与钙钛矿晶格匹配度高，其又可以作为钙钛矿的形核位点诱导钙钛矿结晶，因此通过pbs纳米晶作为晶核异质外延生长的钙钛矿更有序，缺陷态密度更低，更易生产稳定的α相，同时，晶核的存在还会导致钙钛矿薄膜的均匀性更好。本专利技术的方法制备的pbs纳米晶/钙钛矿复合材料，与钙钛矿纯薄膜相比，相态稳定性、器件性能得到明显的提升。而且，由于最终得到的pbs纳米晶由卤化铅、一价阳离子卤化盐配位，这两种配体本身作为钙钛矿的前驱体，不会额外引入其他组分。
7、本专利技术中，整个制备过程均在室温下、空气中进行，无需高温以及惰性气体的保护，步骤简洁，且批次稳定性好，适用于大批量生产。而且，制备原料均是廉价易得，在空气中稳定，无需特殊存放条件，降低了生产成本。
8、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
9、优选地，步骤(1)所述卤化铅包括pbcl2、pbbr2和pbi2中的至少一种。
10、优选地，步骤(1)所述有机硫源包括二苯基硫脲、二丁基硫脲和硫脲中的至少一种。
11、优选地，步骤(1)所述极性溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯中的至少一种。
12、优选地，步骤(1)所述卤化铅和所述有机硫源的摩尔比为2:1。
13、优选地，步骤(1)所述混合溶液中的卤化铅的浓度为0.2m-1m，例如0.2m、0.3m、0.4m、0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m或1m等。
14、优选地，步骤(1)所述溶有有机胺的有机溶剂中，有机胺包括c4-c18的直链烷基胺和油胺中的至少一种。
15、优选地，所述c4-c18的直链烷基胺包括丁胺、辛胺、十二胺和油胺中的至少一种。
16、优选地，步骤(1)所述溶有有机胺的有机溶剂中，有机溶剂包括甲苯、n,n’-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。
17、优选地，步骤(1)所述溶有有机胺的有机溶剂中，有机胺和有机溶剂的体积比为1:(5-15)，例如1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14或1:15等。
18、优选地，步骤(1)中，所述的混合溶液与所述的溶有有机胺的有机溶剂的体积比为1:(8-15)，例如1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14或1:15等。
19、优选地，步骤(1)所述反应的时间为15min-45min，例如15min、18min、20min、25min、30min、35min、40min或45min等。
20、优选地，步骤(1)所述反应的过程伴有搅拌。
21、优选地，步骤(1)所述反应后进行分离的步骤，具体包括：反应结束后将反应液转移至离心管中，加入乙醇，离心处理，弃去上清液，对得到的固体进行烘干，得到pbs纳米晶。
22、在一个实施方式中，乙醇的加入量是过量的，目的是使产物沉淀，而后通过离心处理，弃去上清液，可以得到黑色固体，该黑色固体为油胺配位的pbs纳米晶。
23、作为本专利技术所述pbs纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法的优选技术方案，步骤(2)所述钙钛矿的前驱体溶液中包含卤素盐和极性溶剂，其中，所述卤素盐包括二价阳离子卤化盐和一价阳离子卤化盐，所述二价阳离子卤化盐为卤化铅。
24、优选地，所述钙钛矿的前驱体溶液中，所述卤化铅包括pbcl2、pbbr2和pbi2中的至少一种。
25、优选地，所述钙钛矿的前驱体溶液中，所述一价阳离子卤化盐包括甲基碘化铵(mai)、甲基溴化铵(mabr)、碘化钾酰胺(fai)、csi、csbr和甲基氯化铵(macl)中的至少一种。
26、优选地，所述钙钛矿的前驱体溶液中，所述极性溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ甲丁内酯中的至少一种。
27、优选地，步骤(2)所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.5m-1.3m，例如0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m、1.0m、1.1m、1.2m或1.3m等。
28、优选地，步骤(2)中，所述pbs纳米晶在所述钙钛矿的前驱体溶液中的浓度为0.5-10mg ml-1，例如0.5mg/1ml、0.6mg/1ml、0.7mg/1ml、0.8mg/1ml、0.9mg/1ml、1mg/1ml、1.2mg/1ml、1.4mg/1ml、1.6m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种PbS纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的PbS纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述卤化铅包括PbCl2、PbBr2和PbI2中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的PbS纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述溶有有机胺的有机溶剂中，有机胺包括C4-C18的直链烷基胺和油胺中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的PbS纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述钙钛矿的前驱体溶液中包含卤素盐和极性溶剂，其中，所述卤素盐包括二价阳离子卤化盐和一价阳离子卤化盐，所述二价阳离子卤化盐为卤化铅。
5.根据权利要求1-4任一项所述的PbS纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.5M-1.3M；
6.一种PbS纳米晶/钙钛矿复合材料，其特征在于，所述PbS纳米晶/钙钛矿复合材料通过权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到。
7.一种PbS纳米
8.一种PbS纳米晶/钙钛矿复合薄膜，其特征在于，所述PbS纳米晶/钙钛矿复合薄膜采用权利要求7所述的PbS纳米晶/钙钛矿复合材料前驱体溶液制备得到。
9.一种如权利要求8所述的PbS纳米晶/钙钛矿复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
10.一种钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池包括在玻璃基底上依次层叠的ITO透明电极、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和金属电极，所述钙钛矿电池的吸光层中包括权利要求8所述的PbS纳米晶/钙钛矿复合薄膜。
...【技术特征摘要】
1.一种pbs纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的pbs纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述卤化铅包括pbcl2、pbbr2和pbi2中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的pbs纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述溶有有机胺的有机溶剂中，有机胺包括c4-c18的直链烷基胺和油胺中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的pbs纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述钙钛矿的前驱体溶液中包含卤素盐和极性溶剂，其中，所述卤素盐包括二价阳离子卤化盐和一价阳离子卤化盐，所述二价阳离子卤化盐为卤化铅。
5.根据权利要求1-4任一项所述的pbs纳米晶/钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.5m-1.3m；
【专利技术属性】
技术研发人员：贾镇，徐伟智，何胜，李子佳，汪勇，王树茂，陈寇成，
申请(专利权)人：正泰新能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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