[发明专利]一种聚氯乙烯基CH3NH3PbX2I复合薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机光电材料的制备领域。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿薄膜是钙钛矿太阳能电池器件的核心，而制备高效稳定的有机-无机杂化钙钛矿薄膜是整个钙钛矿太阳能电池研发的关键问题所在。近几年，钙钛矿薄膜的环境稳定性研究得到快速发展，但与此同时，钙钛矿太阳能电池也暴露出致命的缺陷，例如：(1)有机-无机杂化钙钛矿薄膜出现的自身不稳定，且对于这些不稳定的现象并没一个全面的研究和合理的解决方案；(2)有机-无机杂化钙钛矿薄膜本身厚度较薄，由于钙钛矿薄膜表面巨大的表面张力，材料在形成过程中往往会团聚成块状，导致薄膜变形、厚度太厚、制成的薄膜入射光损失较大等问题。针对以上问题，我们将采用无挥发溶剂参与的液相一步法，制备聚氯乙烯基与有机-无机杂化钙钛矿复合薄膜。聚氯乙烯具有化学能稳定、可塑性优良、耐酸碱性好、对盐类稳定性好、力学性能、电性能优良、软化点低适于制作薄膜等优良特性。有机-无机杂化钙钛矿与聚氯乙烯基的复合薄膜具有高度有序的有机-无机组合相，从而造就了复合材料极好的强度、断裂韧性和环境稳定性。因此，将现已工业化生产的聚氯乙烯糊树脂应用到介孔钙钛矿薄膜太阳能电池中具有较好的潜在应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提出一种聚氯乙烯基CH₃NH₃PbX₂I复合薄膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

1)将聚氯乙烯糊树脂溶解于增塑剂中，搅拌均匀，配置成溶液；

2)将PbX₂和CH₃NH₃I溶解于上述溶液中，研磨均匀；

3)借助丝网印刷机，将研磨后的聚氯乙烯基CH₃NH₃PbX₂I前躯体溶液印刷到FTO基片表面，静止；

4)将表面印刷有机-无机杂化钙钛矿CH₃NH₃PbX₂I薄膜的FTO基片在一定的温度下真空干燥处理；

5)将干燥后的FTO基片取出，静止冷却，从而制备出聚氯乙烯为支架的有机-无机杂化钙钛矿复合薄膜。

本发明以无挥发溶剂参与的液相一步法制备了以聚氯乙烯为支架的钙钛矿复合薄膜，该薄膜在钙钛矿太阳能电池器件中有较好的应用前景。该方法工艺简单，操作简便，制备条件易控，易于工业化生产。

本发明所用的增塑剂为环氧氯丙烷，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯，己二酸二丁酯，柠檬酸酯中的一种或者混合溶剂。

本发明所用的聚合物基体为聚氯乙烯糊树脂。

本发明中的PbX₂中的X代表碘、溴、氯原子中的一种或者组合。

本发明中有机-无机杂化钙钛矿薄膜的制备包括聚氯乙烯糊树脂/CH3NH3PbX2I前躯体溶液的制备、丝网印刷和高温干燥处理三步。

附图说明

图1为实施例1在不同温度干燥条件下所制备的聚氯乙烯基钙钛矿复合薄膜图

图2为实施例1在120℃干燥条件下所制备的聚氯乙烯基钙钛矿复合薄膜微观形貌图

具体实施方式

【例1】

取0.80g邻苯二甲酸二丁酯(DOP)并置于5ml洁净的试剂瓶中，加入1.0g聚氯乙烯糊树脂混合均匀并充分溶解。同时称取0.459g碘化铅和1.58g甲基碘化胺溶解于溶液中，研磨均匀。借助丝网机，将研磨后的聚氯乙烯基有机-无机杂化钙钛矿前躯体溶液印刷到FTO基片上。FTO基片在100℃下真空干燥处理10分钟。将干燥后的FTO基片取出，常温静止冷却，从而制备出聚氯乙烯为支架的有机-无机杂化钙钛矿复合薄膜。不同真空干燥温度下制备的聚氯乙烯为支架的钙钛矿复合薄膜形貌图参见附图1和2。

【例2】

取2.80g邻苯二甲酸二丁酯(DOP)并置于10ml洁净的试剂瓶中，加入3.0g聚氯乙烯糊树脂混合均匀并充分溶解。同时称取0.758g碘化铅和2.78g甲基碘化胺溶解于溶液中，研磨均匀。借助丝网机，将研磨后的聚氯乙烯基有机-无机杂化钙钛矿前躯体溶液印刷到FTO基片上。FTO基片在120℃下真空干燥处理10分钟。将干燥后的FTO基片取出，常温静止冷却，从而制备出聚氯乙烯为支架的有机-无机杂化钙钛矿复合薄膜。