到深紅色晶體,將該深紅色晶體在 50-100°C下真空干燥 5-10h,得到(C6H5CH2CH2NH3)2 (CH3NH3) Pb217粉晶;
[0024]e)配制類鈣鈦礦材料(C6H5CH2CH2NH3) 2 (CH3NH3) ^1PbnI3η+ι (η = I, 2)的前驅(qū)體溶液:將步驟 c)合成的(C6H5CH2CH2NH3)2Pb 14粉晶或步驟 d)合成的(C6H5CH2CH2NH3)2(CH3NH3)Pb2I7粉晶溶于N,N- 二甲基甲酰胺中,不斷攪拌l_2h,得到濃度為0.1-0.5mol/L的前驅(qū)體溶液。
[0025]優(yōu)選的是,步驟a)所述氫碘酸水溶液濃度為47wt% ;步驟a)所述甲胺的乙醇溶液或甲胺的水溶液濃度為30?33wt%。
[0026]優(yōu)選的是,步驟b)所述氫碘酸水溶液濃度為47wt %。
[0027]優(yōu)選的是,步驟c)所述PbI2的氫碘酸溶液濃度為0.lmol/Lo
[0028]按上述方案,步驟3)所述層狀類鈣鈦礦薄膜厚度為100-1000nm。
[0029]本發(fā)明的有益效果在于:
[0030]1、本發(fā)明在較低溫度下以簡單的工藝制備出一種以二維層狀結(jié)構(gòu)類鈣鈦礦材料為吸光層的鈣鈦礦太陽能電池,操作簡便、成本低廉;
[0031]2、本發(fā)明制備的吸光層材料(C6H5CH2CH2NH3)2 (CH3NH3)lriPbnI3lri (η = I, 2)具有二維層狀結(jié)構(gòu),隨著層數(shù)η的變化,其帶隙可調(diào),并且具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性,該材料在較高的空氣濕度(50-80% )下暴露30天無化學(xué)分解,并仍然保持良好的層狀結(jié)構(gòu),而傳統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)八1?3在相同條件下存放一周即分解嚴重,其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化;
[0032]3、本發(fā)明制備的單層結(jié)構(gòu)(η = I)和雙層結(jié)構(gòu)(η = 2)的類鈣鈦礦太陽能電池具有較好的光電轉(zhuǎn)換性能,其開路電壓為0.51-0.66V、短路電流密度為9.6-16.7mAcnT2、填充因子為0.229-0.247,能量轉(zhuǎn)換效率分別為1.12-2.72%。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明實施例1和實施例2所合成的(C6H5CH2CH2NH3)2(CH3NH3)lriPbnUn=1,2)粉晶的X射線衍射圖譜,其中,圖a為實施例1合成的(C6H5CH2CH2NH3)2PbI^晶的X射線衍射圖譜,圖b為實施例2合成的(C6H5CH2CH2NH3)2 (CH3NH3)Pb2I7粉晶的X射線衍射圖譜;
[0034]圖2 為實施例1 和實施例 2 制備的(C6H5CH2CH2NH3) 2 (CH3NH3)^1PbnI3η+ι (η = 1,2)薄膜在濕度為75%的空氣中保存30天后的X射線衍射圖譜,其中,圖a為實施例1制備的(C6H5CH2CH2NH3)2PbI4薄膜的X射線衍射圖譜,圖b為實施例2制備的(C 6H5CH2CH2NH3) 2 (CH3NH3)Pb2I7薄膜的X射線衍射圖譜;
[0035]圖3為實施例2制備的CH3NH3PbI3薄膜的X射線衍射圖譜,其中圖a為新制備CH3NH3PbI3薄膜的X射線衍射圖譜,圖b為該薄膜在70%空氣濕度下存放一周以后測得的X射線衍射圖譜;
[0036]圖4 為實施例1 和實施例 2 合成的(C6H5CH2CH2NH3)2 (CH3NH3)^PbnIari (η = 1,2)粉晶的紫外-可見吸收光譜,其中,圖a為實施例1合成的(C6H5CH2CH2NH3)2PbI^晶的紫外-可見吸收光譜,圖b為實施例2合成的(C6H5CH2CH2NH3)2 (CH3NH3) Pb2I7粉晶的紫外-可見吸收光譜;
[0037]圖5 為實施例1 和實施例 2 制備的(C6H5CH2CH2NH3)2 (CH3NH3)^PbnIari (η = 1,2)薄膜的紫外-可見吸收光譜,其中,圖a為實施例1制備的(C6H5CH2CH2NH3)2Pb 14薄膜的紫外-可見吸收光譜,圖b為實施例2制備的(C6H5CH2CH2NH3)2 (CH3NH3) Pb2I7薄膜的紫外-可見吸收光譜;
[0038]圖6 為實施例1 和實施例 2 制備的(C6H5CH2CH2NH3) 2 (CH3NH3)^1PbnI3η+ι (η = 1,2)薄膜的SEM圖。其中,圖a,b分別為實施例1制備的(C6H5CH2CH2NH3)2PbI4薄膜的高倍,低倍SEM圖,圖c,d分別為實施例2制備的(C6H5CH2CH2NH3)2 (CH3NH3) Pb2I7薄膜的高倍、低倍SEM圖;
[0039]圖7為實施例1制備的鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖和斷面SM圖;
[0040]圖8為實施例1制備的鈣鈦礦太陽能電池的J-V曲線;
[0041]圖9為實施例2制備的鈣鈦礦太陽能電池的J-V曲線。
【具體實施方式】
[0042]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0043]實施例1:
[0044]本實施例鈣鈦礦太陽能電池的制備方法步驟如下:
[0045]1.(C6H5CH2CH2NH3)2PbI$、aB的合成,具體分為以下兩步:
[0046]步驟(a)合成C6H5CH2CH2NH3I粉晶:在冰水浴的條件下將5.44g的氫碘酸水溶液(47wt% )緩慢滴加到2.47g苯乙胺(純度彡98% )中并不斷攪拌lh,其中氫碘酸和苯乙胺的摩爾比為1:1,然后將混合溶液于60°C攪拌lh,揮發(fā)部分溶劑,冷卻至室溫后抽濾得到白色晶體,將該白色晶體在60°C下真空干燥10h,得到C6H5CH2CH2NH3I粉晶。
[0047]步驟(b)合成(C6H5CH2CH2NH3)2PbI4粉晶:準確稱量0.470g PbI 2 (純度多 98% )溶于1mL氫碘酸水溶液中(47wt% ),后緩慢滴加到30mL溶有0.498g C6H5CH2CH2NH3I的乙醇溶液中,PbIg C6H5CH2CH2NH3I的摩爾比為1: 2,室溫下攪拌30min,80°C下水浴保溫2h,冷卻至室溫后抽濾得到黃色晶體,將該黃色晶體在80°C下真空干燥10h,得到(C6H5CH2CH2NH3)種14粉晶。
[0048]2.配制類鈣鈦礦材料(C6H5CH2CH2NH3)2PbI4的前驅(qū)體溶液:將
0.288g(C6H5CH2CH2NH3)丨1314粉晶溶于ImL N, N- 二甲基甲酰胺中,不斷攪拌2h,前驅(qū)體溶液濃度為0.3mol/Lo
[0049]3.配制空穴傳輸層前驅(qū)體溶液:30mg 2,2’,7,7’ _四[N, N- 二 (4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’ -螺二芴(Spiro-OMeTAD)粉溶于ImL氯苯,向上述溶液中滴加含有7 μ L 4-叔丁基吡啶和15 μ L 二(三氟甲基磺酸酰)亞胺鋰的乙腈溶液(其中二(三氟甲基磺酸酰)亞胺鋰的濃度為170mg/mL),混合得到空穴傳輸層前驅(qū)體溶液。
[0050]4.層狀類鈣鈦礦太陽能電池制備,具體分為如下五步:
[0051]步驟I)襯底準備:將FTO透明導(dǎo)電玻璃依次用丙酮、乙醇和去離子水超聲清洗,再經(jīng)紫外臭氧處理15min,備用;
[0052]步驟2)致密TiCV薄膜的制備:取3.7mL異丙醇鈦(純度彡97% )溶解于25.3mL異丙醇中得到濃度為0.43mol/L的異丙醇鈦的異丙醇溶液,再將0.35mL 2mol/L的稀鹽酸與28.65mL異丙醇混合得到濃度為0.024mol/L稀鹽酸的異丙醇溶液,在上述異丙醇鈦的異丙醇溶液中緩慢滴加等體積的稀鹽酸的異丙醇溶液,不斷攪拌2h得到透明的溶膠,在步驟I)清洗過的FTO透明導(dǎo)電玻璃上旋涂上述溶膠,每平方厘米的襯底上滴加100 μ L旋涂液,旋涂速率為2000rpm,旋涂時間為60s,旋涂一次,旋涂后的薄膜于500°C退火處理30min,在FTO透明導(dǎo)電玻璃表面得到TiCV薄膜;
[0053]步驟3)鈣鈦礦薄膜的制備:在手套箱中(H2O含量〈lppm)將經(jīng)步驟2配制的單層狀類鈣鈦礦材料(C6H5CH2CH2NH3) 2PbI4的前驅(qū)體溶液旋涂到T1 2薄膜上,每平方厘米的襯底上滴加100 μ L旋涂液,然后退火處理,旋涂速率為3000rpm,旋涂時間為30s,旋涂一次,退火溫度80°C,退火時間15min,即在TiCV薄膜表面制備得到層狀類鈣鈦礦薄膜;
[0054]步驟4)制備空穴傳輸層薄膜:在手套箱中(H2O含量〈lppm)向經(jīng)步驟3)制備的層狀類鈣鈦礦薄膜上旋涂經(jīng)步驟3配制的空穴傳輸層前驅(qū)體溶液,每平方厘米的襯底上滴加50 μ L旋涂液,旋涂一次,旋涂速率為2000rpm,旋涂時間為30s,然后80°C退火15min,在層狀類鈣鈦礦薄膜表面制備得到空穴傳輸層薄膜;
[0055]步驟5)金屬電極制備:使用熱蒸發(fā)法在上述空穴傳輸層薄膜上蒸鍍金電極,厚度為70nm,得到層狀類鈣鈦礦太陽能電池。
[0056]如圖7所示為本實施例所制備的鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖和斷面SM圖,由圖可知,各層界面清