一种用于杂化太阳电池的类钙钛矿敏化光阳极的制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于杂化太阳电池的类钙钛矿敏化光阳极的制备方法，所述制备方法如下：首先在透明导电基板上制备由宽禁带半导体氧化物纳米材料构成的亚微米厚薄膜，然后用离子交换法在薄膜中沉积卤化铅PbCl2或PbBr2或PbI2中的至少一种，最后用浸渍法使沉积的卤化铅与有机卤化铵盐反应，在薄膜中原位生成有机无机类钙钛矿，获得类钙钛矿敏化的光阳极。本发明专利技术可方便控制有机无机类钙钛矿的组分、粒径、厚度等关键参数，从而控制其光谱响应波段和光电性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，所述制备方法如下：首先在透明导电基板上制备由宽禁带半导体氧化物纳米材料构成的亚微米厚薄膜，然后用离子交换法在薄膜中沉积卤化铅PbCl2或PbBr2或PbI2中的至少一种，最后用浸渍法使沉积的卤化铅与有机卤化铵盐反应，在薄膜中原位生成有机无机类钙钛矿，获得类钙钛矿敏化的光阳极。本专利技术可方便控制有机无机类钙钛矿的组分、粒径、厚度等关键参数，从而控制其光谱响应波段和光电性能。【专利说明】【
】本专利技术涉及。【
技术介绍
】染料或量子点敏化太阳电池是九十年代开发出的一种新型太阳电池，具有低的成本、简便的制备工艺以及良好的环境相容性等性能，具有良好的应用前景。近年来出现的有机无机类钙钛矿敏化的杂化太阳电池是上述电池的衍化，同样具有低成本、易制备的优点，同时这类电池光电转换效率在迅速提高，目前最高光电转换效率已经达到15%，有望成为硅基太阳电池的有力竞争者。有机无机类钙钛矿敏化的杂化太阳电池的关键组分是有机无机类钙钛矿敏化剂，传统的制备方法是将其溶液旋涂到由宽禁带半导体氧化物纳米材料薄膜构成的光阳极中，但是此法难于在薄膜中均匀涂覆有机无机类钙钛矿，同时亦难于控制其粒径、形貌、厚度等关键参数，从而无法对其光电性能进行有效调控。有鉴于此，本工艺方法在经过一系列的研究和试验的基础上，开发出，本案由此产生。【
技术实现思路
】本专利技术要解决的技术问题，在于提供，可方便控制有机无机类钙钛矿的组分、粒径、厚度等关键参数，从而控制其光谱响应波段和光电性能。本专利技术是这样实现的: ，所述制备方法如下:首先在透明导电基板上制备由宽禁带半导体氧化物纳米材料构成的亚微米厚薄膜，然后用离子交换法在薄膜中沉积卤化铅PbCl2或PbBr2或PbI2中的至少一种，最后用浸溃法使沉积的齒化铅与有机齒化铵盐反应，在薄膜中原位生成有机无机类钙钛矿，获得类钙钛矿敏化的光阳极。进一步地，用离子交换法将卤化铅PbCl2或PbBr2或PbI2中的至少一种沉积到宽禁带半导体氧化物纳米材料薄膜中，其中Pb2+离子由(CH3COO)2Pb或Pb(NO3)2的醋酸溶液提供，Cl_、Br_或-分别由NaCl、NaBr或NaI的乙醇或乙醇-水混合溶液提供；将所述Pb2+与Cl—或Br_或-中的 至少一种依次吸附到薄膜中，两种离子接触后生成难溶的卤化铅。进一步地，所述有机卤化铵盐由烷基伯胺或含胺基的有机物与HCl、HBr或HI反应生成。进一步地，所述浸溃法如下:先将有机卤化铵盐溶解在极性-非极性混合有机溶剂中形成饱和溶液，将附着有卤化铅的薄膜浸入该饱和溶液中，使得卤化铅与有机卤化铵盐反应，在薄膜中原位生成有机无机类钙钛矿 ，即得类钙钛矿敏化的光阳极；其中，所述非极性有机溶剂是所生成的有机无机类钙钛矿的非溶剂，极性溶剂是易溶解有机齒化铵盐的极性溶剂；且所述极性-非极s性混合有机溶剂难溶解所生成的有机无机类钙钛矿。进一步地，所述非极性有机溶剂为苯、甲苯、环己烷中的至少一种，所述极性溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。进一步地，所述极性有机溶剂与非极性有机溶剂的体积比值为1/3-1/10。进一步地，所述宽禁带半导体氧化物纳米材料为Ti02、SnO2或ZnO。进一步地，所述宽禁带半导体氧化物纳米材料构成的亚微米厚薄膜，具体为0.1-I微米厚。本专利技术具有如下优点:采用本方法制备的用于杂化太阳电池的类钙钛矿敏化光阳极，可方便控制有机无机类钙钛矿的组分、粒径、厚度等关 键参数，从而控制其光谱响应波段和光电性能，为由类钙钛矿敏化剂构成的高性能杂化太阳电池的研制提供条件，使这一新型太阳电池实用化成为可能。此外，本专利技术制备的产品也可应用于电致发光和电致变色等领域。【【具体实施方式】】本专利技术涉及，所述制备方法如下:首先在透明导电基板上制备由宽禁带半导体氧化物纳米材料构成的亚微米厚薄膜，然后用离子交换法在薄膜中沉积卤化铅PbCl2或PbBr2或PbI2中的至少一种，最后用浸溃法使沉积的齒化铅与有机齒化铵盐反应，在薄膜中原位生成有机无机类钙钛矿，获得类钙钛矿敏化的光阳极。用离子交换法将卤化铅PbCl2或PbBr2或PbI2中的至少一种沉积到宽禁带半导体氧化物纳米材料薄膜中，其中Pb2+离子由(CH3COO)2Pb或Pb (NO3)2的醋酸溶液提供，Cl'Br_或-分别由NaCl、NaBr或NaI的乙醇或乙醇-水混合溶液提供；将所述Pb2+与Cl_或Br-或-中的至少一种依次吸附到薄膜中，两种离子接触后生成难溶的卤化铅。所述有机卤化铵盐由烷基伯胺或含胺基的有机物与HCl、HBr或HI反应生成。所述浸溃法如下:先将有机卤化铵盐溶解在极性-非极性混合有机溶剂中形成饱和溶液，将附着有卤化铅的薄膜浸入该饱和溶液中，使得卤化铅与有机卤化铵盐反应，在薄膜中原位生成有机无机类钙钛矿，即得类钙钛矿敏化的光阳极；其中，所述非极性有机溶剂是所生成的有机无机类钙钛矿的非溶剂，极性溶剂是易溶解有机齒化铵盐的极性溶剂；且所述极性-非极性混合有机溶剂难溶解所生成的有机无机类钙钛矿。所述非极性有机溶剂为苯、甲苯、环己烷中的至少一种，所述极性溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。 所述极性有机溶剂与非极性有机溶剂的体积比值为1/3-1/10。所述宽禁带半导体氧化物纳米材料为Ti02、SnO2或ZnO。所述宽禁带半导体氧化物纳米材料构成的亚微米厚薄膜，具体为0.1-I微米厚。以下结合实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1第一，TiO2纳米晶薄膜的制备:将市售的TiO2纳米晶颗粒2kg分散在2L去离子水中，添加0.2kg聚乙二醇(分子量为2万)，研磨均匀后，涂覆在掺杂氟的氧化锡导电玻璃上，80°C烘干后，置于马弗炉中450-500°C烘0.5h，形成0.1-0.8微米厚薄膜。第二步，在TiO2纳米晶薄膜中沉积碘化铅:首先将38g (CH3COO)2Pb溶解在IL醋酸中，形成0.1M Pb2+的醋酸溶液；其次将15g NaI溶解在IL乙醇中，形成0.1M 等离子的醇溶液；最后，将TiO2纳米晶薄膜置于Pb2+离子溶液中30S，在乙醇中清洗后再置于 离子溶液中30S，再在乙醇中清洗，完成一次离子交换沉积，通过控制离子交换沉积次数可控制生成的碘化铅厚度。第三步，CH3NH3Cl溶液的配制:将市售的质量浓度为25wt%甲胺的乙醇溶液125mL与质量浓度为36wt%的浓盐酸在室温下混合搅拌均匀，减压蒸馏获得CH3NH3Cl盐，用无水乙醇清洗三次，烘干后溶解到体积比为1/6的异丙醇和环己烷溶液中，形成CH3NH3Cl饱和溶液。第四步，浸溃法原位生成CH3NH3PbI2Cl类钙钛矿:将沉积有碘化铅的TiO2纳米晶薄膜浸入第三步配制的CH3NH3Cl异丙醇-环己烷饱和溶液中，室温静置0.5-lh，碘化铅与溶液中CH3NH3Cl反应逐渐生成CH3NH3PbI2Cl类钙钛矿，获得CH3NH3PbI2Cl类钙钛矿敏化的光阳极。最后，获得用于杂化太阳能电池的有机无机类钙钛矿敏化的光阳极，具有10%的光电转换效率。实施例2第一，TiO2纳米晶薄膜的制备:将市售的TiO2纳米晶颗粒2kg分散在2L去离子水中，添加0.2kg聚乙二醇(分子量为2万)，研磨均匀后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于杂化太阳电池的类钙钛矿敏化光阳极的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：首先在透明导电基板上制备由宽禁带半导体氧化物纳米材料构成的亚微米厚薄膜，然后用离子交换法在薄膜中沉积卤化铅PbCl2或PbBr2或PbI2中的至少一种，最后用浸渍法使沉积的卤化铅与有机卤化铵盐反应，在薄膜中原位生成有机无机类钙钛矿，获得类钙钛矿敏化的光阳极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：兰章，吴季怀，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：