[发明专利]一种钙钛矿结构材料及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种钙钛矿结构材料及其制备方法、应用。

背景技术

随着全球气候变暖以及化石能源的逐渐耗尽，清洁可再生的新型能源一直是人类追求的目标。太阳能作为取之不尽用之不竭的清洁能源，一直是人们研究的热点。太阳能电池是直接将太阳能转换为电能的装置，从传统的硅太阳能电池再到目前以染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池为代表的新型电池都得到了迅速发展。

全固态钙钛矿敏化太阳能电池在近两年发展迅速，成为国际上的一个研究热点；然而，目前以甲基碘甲氨为钙钛矿前驱体制备的钙钛矿结构材料，不耐水氧，在空气中极不稳定，这极大地限制了钙钛矿结构材料的使用推广。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含氟钙钛矿结构材料及其制备方法、应用，旨在解决现有钙钛矿结构材料不耐水氧、在空气中极不稳定，导致其应用受限的问题。

本发明的技术方案如下：

一种含氟钙钛矿结构材料，其中，所述含氟钙钛矿结构材料的化学式为RNH₃MX_3-aY_a，其中，R为氟代烷基，M为金属元素，X和Y各自为Cl、Br或I中的任意一种，0≦a≦3。

所述的含氟钙钛矿结构材料，其中，所述氟代烷基中，1≦C的个数≦12。

所述的含氟钙钛矿结构材料，其中，所述M为Pb²⁺、Ge²⁺、Sn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cr²⁺、Pd²⁺、Cd²⁺、Eu²⁺或Yb²⁺中的一种。

一种如上任一所述的含氟钙钛矿结构材料的制备方法，其中，包括步骤：

前驱体的制备：将氟代烷基氨与HX按一定比例混合溶于有机溶剂中，搅拌预定时间后减压旋出溶剂，烘干得到前驱体；

钙钛矿结构材料的制备：将所述前驱体与MY₂混合溶于有机溶剂中，搅拌后得到沉淀，将所述沉淀烘干制得所述含氟钙钛矿结构材料。

所述的含氟钙钛矿结构材料的制备方法，其中，在前驱体的制备过程中，所述氟代烷基与HX摩尔比为1：2.01-1：2.1。

所述的含氟钙钛矿结构材料的制备方法，其中，在前驱体的制备过程中，所述有机溶剂为无水乙醇。

所述的含氟钙钛矿结构材料的制备方法，其中，在前驱体的制备过程中，当溶剂旋出后，将得到的白色粉末用乙醚洗涤三次，在60℃下真空干燥过夜，得到前驱体。

所述的含氟钙钛矿结构材料的制备方法，其中，在前驱体的制备过程中，搅拌时间为1-3h。

所述的含氟钙钛矿结构材料的制备方法，其中，在钙钛矿结构材料的制备过程中，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺。

一种如上任一所述的含氟钙钛矿结构材料的应用，其中，所述含氟钙钛矿结构材料用于太阳能电池器件中的吸光层。

有益效果：本发明提供的含氟钙钛矿结构材料，氟元素取代了烷基上的部分氢元素，使得制备的含氟钙钛矿结构材料具有较强的疏水性能，在空气中稳定性能较强，不易被氧化，能够广泛地应用于太阳能电池领域。

附图说明

图1为本发明一种含氟钙钛矿结构材料的制备方法较佳实施例的流程图；

图2为本发明一种含氟钙钛矿结构材料制备的太阳能电池器件较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种钙钛矿结构材料及其制备方法、应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种含氟钙钛矿结构材料，其中，所述含氟钙钛矿结构材料的化学式为RNH₃MX_3-aY_a，其中，R为氟代烷基，M为金属元素，X和Y各自为Cl、Br或I中的任意一种，0≦a≦3。