[发明专利]一种调控钙钛矿型材料晶相转变温度的方法

说明书

本发明涉及一种调控钙钛矿型材料晶相转变温度的方法，所述方法为：在钙钛矿型材料表面包覆氧化锌纳米层，然后对其进行激发，在钙钛矿型材料和氧化锌的界面处产生电场。本发明通过简单的原子层沉积在钙钛矿表面包覆氧化锌纳米层，经过激发后会在钙钛矿和氧化锌界面处产生电场，利用该电场来改变钙钛矿的晶相转变温度。该方法操作简单，不需要高压等苛刻的条件，对设备损害小，有效的降低了成本。本发明在钙钛矿表面处引入电场，可以使激子分离产生更多的电子和空穴，有利于提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率，在钙钛矿的光电应用方面有着重要意义，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及钙钛矿光电材料领域，具体涉及一种调控钙钛矿型材料晶相转变温度的方法。

背景技术

近年来金属-卤化物钙钛矿，尤其是有机、无机杂化钙钛矿成为发展非常迅速的一类新型光电材料。钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells)，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，即是将染料敏化太阳能电池中的染料作了相应的替换。从2009年日本学者首次研究钙钛矿敏化太阳电池,经过几年的发展，钙钛矿太阳电池光电转换效率从最初的3.8％跃升到22.1％。2012年以来，CH₃NH₃Pbl₃(MAPbl₃)钙钛矿作为光吸收材料在太阳电池领域的应用引起了广泛的关注。

众所周知，结构决定性质，不同晶相的钙钛矿的光学性质有着较大的区别，因而对晶体相变的控制和研究在钙钛矿的光电应用中有着十分重要的意义。以MAPbl₃钙钛矿为例，常温条件下，MAPbl₃为四方晶系，随着温度的降低，其会由四方晶相转变为正交相。在晶体的合成过程中，人们一般通过严格掌控温度、压力、粒度和组成等因素来控制晶体的结构。

Capitani等人研究了高压下MAPbl₃钙钛矿发光信号的变化，通过高压X射线衍射仪技术检测到高压的作用引起了钙钛矿晶体的晶相转变。(参见“High-pressure behaviorof methylammonium lead iodide(MAPbI{sub3})hybrid perovskite”，《Journal ofApplied Physics》,2016,119(18):316-16411)。然而高压虽然可以使钙钛矿晶体发生晶相转变，但是该技术成本相对较高、操作复杂，一般应用在理论研究方面。另外，过高的压力会使钙钛矿晶体结构被破坏而转变为无定型结构，而且在钙钛矿的光电应用方面，尤其是钙钛矿太阳能电池，高压技术有可能会损坏光电设备。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种调控钙钛矿型材料晶相转变温度的方法，通过在钙钛矿表面包覆氧化锌纳米层，激发后在二者界面处产生电场，利用该电场实现了对钙钛矿型材料晶相转变温度的改变。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种调控钙钛矿型材料晶相转变温度的方法，所述方法为：在钙钛矿型材料表面包覆氧化锌纳米层，然后对其进行激发，在钙钛矿型材料和氧化锌的界面处产生电场。

根据本发明，所述钙钛矿型材料为金属-卤化物钙钛矿，优选为甲胺铅碘钙钛矿。

根据本发明，所述氧化锌纳米层的厚度为5-30nm，优选为10-20nm；例如可以是5nm、8nm、10nm、13nm、15nm、18nm、20nm、23nm、25nm、28nm或30nm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

当氧化锌纳米层的厚度过大时，会使钙钛矿本身对激发光的吸收降低；当其厚度过小时，激发后产生的电场强度过小。

根据本发明，所述激发使其在界面处产生电场的方法为光照或导入电流。