[发明专利]一种钙钛矿电池中铜锌锗硫空穴传输层的制备方法及包含该空穴传输层的钙钛矿电池

权利要求书

1.一种钙钛矿电池中的铜锌锗硫空穴传输层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用一锅法合成铜锌锗硫纳米晶；

S2：使用正己烷和乙醇对铜锌锗硫纳米晶进行清洗；

S3：使用己硫醇对铜锌锗硫纳米晶进行表面处理；

S4：将处理后的铜锌锗硫纳米晶分散到己硫醇中，然后使用匀胶机旋涂到钙钛矿薄膜表面；

S5：在100℃下加热干燥，得到最终的铜锌锗硫空穴传输层。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤S1中一锅法的具体步骤为：

1.1：在充满氩气的手套箱中，将GeCl₄、CuCl₂·2H₂O、ZnCl₂加入到装有油胺的容器中；

1.2：将硫粉加热溶解到油胺中；步骤1.1和步骤1.2中所用的GeCl₄、CuCl₂·2H₂O、ZnCl₂和硫粉的摩尔比为1:2:1:4～4.5；步骤1.1中油胺与GeCl₄的用量比为10.5mL:1mmol；步骤1.2中油胺与硫粉的用量比为1mL:0.5～1mmol；

1.3：将步骤1.1中的容器加热到70℃，同时对该容器进行抽真空；然后将容器升温到130℃，继续对容器抽真空；最后，向容器内通入氩气；

1.4：将容器加热到160℃，然后将油胺溶解的硫溶液加入到容器中；接着抽真空，去除容器内的水和氧气；最后，向容器内通入氩气；

1.5：将容器加热到230℃，然后在该温度下反应1h，得到铜锌锗硫纳米晶悬浊液。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤S2中使用正己烷和乙醇对铜锌锗硫纳米晶进行清洗，具体的步骤为：

2.1：取一锅法合成得到的铜锌锗硫纳米晶溶液，加入正己烷进行稀释，然后超声处理10 min；

2.2：加入乙醇，继续超声10 min；其中，所述铜锌锗硫纳米晶溶液、正己烷和乙醇的体积比为1:1:3～5；

2.3：将溶液离心，去掉上层溶液，得到铜锌锗硫纳米晶；

2.4：向铜锌锗硫纳米晶中加入正己烷，然后重复步骤2.2～2.3，对铜锌锗硫纳米晶进行4次清洗；

2.5：将清洗干净的铜锌锗硫纳米晶于70℃下干燥12h，得到最终的铜锌锗硫纳米晶。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤S3中使用己硫醇对铜锌锗硫纳米晶进行表面处理，具体的步骤为：

取干燥后的铜锌锗硫纳米晶，加入正己烷和己硫醇的混合溶液中，使用磁子搅拌24 h，然后加入甲醇，将混合溶液离心，去掉上层溶液，将得到的铜锌锗硫纳米晶于70℃下干燥12h；其中干燥后的铜锌锗硫纳米晶、正己烷、己硫醇和甲醇的用量比为100 mg:1 mL:1 mL:6～10mL。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤S4中将铜锌锗硫纳米晶分散到己硫醇中，浓度为200 mg/mL；使用磁子搅拌24 h，然后静置备用；使用匀胶机将铜锌锗硫纳米晶旋涂到钙钛矿薄膜表面，最佳旋涂参数为4000 rpm，时间为30 s。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤S5中加热温度为100 ℃，加热时间为60 min。

7.一种包含权利要求1所述的铜锌锗硫纳米晶空穴传输层的碳对电极钙钛矿电池，其特征在于，该钙钛矿电池由下至上依次为透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿吸光层、铜锌锗硫空穴传输层和碳对电极。

8.根据权利要求7所述的铜锌锗硫纳米晶空穴传输层的碳对电极钙钛矿电池，其特征在于，所述透明导电衬底为FTO玻璃衬底，电子传输层为SnO₂电子传输层。