[发明专利]一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池及其制备方法

权利要求书

1.一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池，其特征在于：所述钙钛矿电池结构由下至上分别是FTO导电玻璃、TiO₂致密层、TiO₂多孔层、Mg基钙钛矿吸收层、空穴传输层和银电极。

2.根据权利要求1所述的一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池，其特征在于：所述Mg基钙钛矿吸收层的材料为钙钛矿晶体CH₃NH₃MgI₃。

3.根据权利要求1所述的一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池，其特征在于：所述空穴传输层的材料为Spiro-OMe TAD。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

（1）将FTO导电玻璃非刻蚀区域用胶带盖住，刻蚀未覆盖的区域，直至刻蚀区域不导电，去除非刻蚀区域上的胶带，然后清洗干净后烘干；

（2）在清洁干净的FTO导电玻璃的导电侧面上制备TiO₂致密层；

（3）在步骤（2）制得TiO₂致密层上制备TiO₂多孔层，TiO₂多孔层是由TiO₂与无水乙醇以质量比1:3的比例配置而成的浆料进行热处理得到；

（4）在步骤（3）制得TiO₂多孔层上旋涂质量分数为20-40%的CH₃NH₃MgI₃溶液，其中CH₃NH₃MgI₃溶液的溶剂为由γ-丁内酯与二甲基亚砜以摩尔比1：1的比例配置而成的混合有机溶剂，然后将旋涂上的CH₃NH₃MgI₃溶液经过热处理，得到Mg基钙钛矿吸收层；

（5）在步骤（4）制得Mg基钙钛矿吸收层旋涂空穴传输层；

（6）在步骤（5）制得空穴传输层和刻蚀区域上用热蒸镀法镀上一层银电极，即得到无铅有机卤化镁钙钛矿电池。

5.根据权利要求4所述的一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，用胶带盖住FTO导电玻璃非刻蚀区域，在刻蚀区散上锌粉，向锌粉上滴稀盐酸，直至刻蚀区不导电。

6.根据权利要求4所述的一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，用胶带盖住刻蚀区域，将异丙醇钛溶于乙醇制得浓度为0.2mol/L的异丙醇钛溶液，在清洁干燥的FTO导电玻璃导电侧面上旋涂异丙醇钛溶液，去除刻蚀区域上的胶带，然后在450-550℃下热处理制得TiO₂致密层。

7.根据权利要求4所述的一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，用胶带盖住刻蚀区域，在制备好的TiO₂致密层上旋涂多孔TiO₂浆料，其中多孔TiO₂浆料由TiO₂与无水乙醇按质量比1:3的比例配置而成的浆料，去除刻蚀区域上的胶带，然后在500℃下热处理得到TiO₂多孔层。

8.根据权利要求4所述的一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：所述CH₃NH₃MgI₃钙钛矿溶液是将MgI₂和CH₃NH₃I按摩尔比1:1溶于混合有机溶剂而成，所述混合有机溶剂为γ-丁内酯与二甲基亚砜的摩尔比为1:1的比例配置而成。

9.根据权利要求4所述的一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：在步骤（4）中，用胶带盖住刻蚀区域，将配置好的质量分数为20-40%的CH₃NH₃MgI₃溶液超声震荡2h，震荡温度保持在60~65℃，然后在手套箱中使用一步旋涂法，将CH₃NH₃MgI₃溶液旋涂于制备好的TiO₂多孔层上，去除刻蚀区域上的胶带，再在60-160℃下热处理制得Mg基钙钛矿吸收层。

10.根据权利要求4所述的一种无铅有机卤化镁钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，用胶带盖住刻蚀区域，将Spiro-OMe TAD溶于氯苯中制得浓度为0.1mol/L的Spiro-OMe TAD溶液，于手套箱内在Mg基钙钛矿吸收层上旋涂Spiro-OMe TAD溶液，去除刻蚀区域上的胶带，在避光的干燥的空气中放置8~12h后制得空穴传输层。