本發(fā)明涉及性能穩(wěn)定、高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備、應(yīng)用領(lǐng)域,特別是涉及一種通過(guò)引入堿金屬離子來(lái)調(diào)控電池的效率與穩(wěn)定性,在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法及應(yīng)用。
背景技術(shù):
近年來(lái),鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由于具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率而倍受關(guān)注。當(dāng)前,經(jīng)過(guò)美國(guó)nrel認(rèn)證的鈣鈦礦電池最高轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)22%。但是,ch3nh3pbx3(鹵素)鈣鈦礦層在潮濕空氣中的穩(wěn)定性差,需要在濕度低的惰性氣體環(huán)境制備,而惰性氣體手套箱組價(jià)格昂貴。而如果能直接在潮濕的空氣中制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,不僅可以降低電池的成本,而且制備過(guò)程中操作方便。
硫氰根(scn)是一種性能穩(wěn)定的類(lèi)鹵素離子,離子半徑與i-相近,化學(xué)特性與鹵素離子相似,而且scn-pb作用比i-pb作用更強(qiáng),故ch3nh3pbi3-x(scn)x結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定(q.jiang,d.rebollar,j.gong,e.l.piacentino,c.zheng,t.xu,angew.chem.int.ed.,2015,54,7617),在高溫?zé)Y(jié)制備的tio2多孔膜上,首次制備了效率達(dá)到8.1%的ch3nh3pbi3-x(scn)x基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。有課題組采用scn部分取代ch3nh3pbi3分子中的i,發(fā)現(xiàn)直接在潮濕空氣中,采用500℃高溫?zé)Y(jié)的多孔tio2膜可制備效率達(dá)到15.1%的鈣鈦礦電池(q.tai,p.you,h.sang,z.liu,c.hu,h.l.w.chan,f.yan,nat.commun.,2016,7,11105),而且制備的電池穩(wěn)定性與ch3nh3pbi3電池相比有提高。該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),與純鹵素基的ch3nh3pbx3電池相比,ch3nh3pbi3-x(scn)x基鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性有所提高,而且可直接在空氣中制備,簡(jiǎn)化工藝。但是,當(dāng)前該體系報(bào)道的最高光電轉(zhuǎn)換效率僅為15.1%,與純鹵素基的鈣鈦礦電池的22%相比還有差距,有待進(jìn)一步提高。同時(shí)其制備過(guò)程需要經(jīng)過(guò)500℃的高溫?zé)Y(jié)形成多孔tio2膜,制備工藝較為復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
基于此,本發(fā)明的目的在于,提供一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率平面鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,其制備工藝簡(jiǎn)單,且有效提高了制得的鈦礦太陽(yáng)能電池的效率和穩(wěn)定性。
一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率ch3nh3pbi3-x(scn)x基平面鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,包括以下步驟:
s1:水解四氯化鈦溶液,得到tio2膠體;
s2:在清潔的fto導(dǎo)電玻璃上沉積tio2膠體制備tio2致密層;
s3:配制濃度為0.3~0.6g/ml的pb(scn)2的甲基亞砜溶液,然后在該溶液中添加堿金屬鹽,堿金屬鹽的添加量與pb(scn)2的質(zhì)量比為0.5~3.5%;
s4:在步驟s2所制得的樣品上旋涂步驟s3配制的溶液,在80-95℃下熱處理后得到pb(scn)2膜;
s5:在pb(scn)2膜上,以3000~5000r/min旋涂10mg/ml碘甲胺的異丙醇溶液;重復(fù)旋涂6次后,在75-85℃下熱處理15-25min所制得的薄膜,得到ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層;
s6:在步驟s5制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上制備空穴傳導(dǎo)層;
s7:采用熱蒸發(fā)法在步驟s6所制得的樣品上蒸鍍一層銀電極,即得到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明提供的一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)該制備方法屬于溶液法,操作簡(jiǎn)單,容易控制;且整個(gè)平面結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池都是在低溫下制備的,最高熱處理溫度不超過(guò)200℃。
(2)ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層是在高濕度的潮濕空氣中制備的,無(wú)需低濕度的惰性氣體環(huán)境,操作簡(jiǎn)單、方便,不依賴昂貴的手套箱組。
(3)通過(guò)引入堿金屬離子有效提高ch3nh3pbi3-x(scn)x基鈣鈦礦層電池的光電效率。
(4)堿金屬離子的引入也大幅度提高電池的穩(wěn)定性;未添加堿金屬離子的未經(jīng)封裝的簡(jiǎn)單電池在潮濕空氣中放置30天之后,基礎(chǔ)電池的效率下降到初始的約40%;而添加堿金屬離子的電池效率仍有初始效率的75~80%,若對(duì)電池進(jìn)行封裝,穩(wěn)定性必將進(jìn)一步提高。
進(jìn)一步,步驟s3中添加的堿金屬鹽優(yōu)選為nascn或kscn。通過(guò)引入na+、k+離子有效提高了ch3nh3pbi3-x(scn)x基鈣鈦礦層電池的光電效率,其中,nascn的引入使電池效率由12.5%提高到16.2%;kscn的引入使電池效率由12.5%提高到16.7%,相比于現(xiàn)有技術(shù)均有了大幅提高,甚至高于當(dāng)前文獻(xiàn)報(bào)告的采用高溫?zé)Y(jié)法制備的多孔tio2的該體系鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電效率(15.1%)。
進(jìn)一步,步驟s1中的tio2膠體為在冰水混合物中配制濃度為150-250mm的四氯化鈦溶液得到的。
進(jìn)一步,步驟s2所述的tio2致密層是通過(guò)低溫溶液法制備的,后續(xù)的最高熱處理溫度僅為200℃,詳情如下:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照10~20min后,放入溫度為65~75℃的tio2膠體溶液中浸泡45~55min,之后取出并沖洗后在180~200℃下熱處理25~45min,得到tio2致密層。其中s2中的fto襯底在tio2膠體中的浸泡時(shí)間與濃度有關(guān),濃度高的時(shí)候可以適當(dāng)減短時(shí)間。
進(jìn)一步,步驟s4中的熱處理工藝為:85-95℃下熱處理25~40min,以揮發(fā)溶劑得到pb(scn)2膜。
進(jìn)一步,步驟s5中的熱處理工藝為:在75-85℃下熱處理15~25min,以生長(zhǎng)鈣鈦礦晶粒。
進(jìn)一步,步驟s6中的空穴傳導(dǎo)層,通過(guò)以下步驟制得:在步驟s5制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置6~8h。
進(jìn)一步,步驟s7中的銀電極厚度為80~150nm,并在6×10-6~1×10-8毫托的氣壓下,以1~10nm/min的速度進(jìn)行蒸鍍。
優(yōu)選的,步驟s1中的tio2膠體為在冰水混合物中配制濃度為250mm的四氯化鈦溶液得到的;步驟s2所述的tio2致密層通過(guò)以下步驟制得:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照20min后,放入溫度為70℃的tio2膠體溶液中浸泡50min,之后取出并沖洗后在200℃下熱處理30min,得到tio2致密層;步驟s3中添加的堿金屬鹽為nascn,其添加量與pb(scn)2的質(zhì)量比為2.5%;步驟s4中在90℃下熱處理30min;步驟s5在80℃下熱處理20min;步驟s6中的空穴傳導(dǎo)層,通過(guò)以下步驟制得:在步驟s5制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置6~8h。采用上述參數(shù)制得的摻雜na+的ch3nh3pbi3-x(scn)x基平面鈣鈦礦層太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)16.2%,且其穩(wěn)定性也大幅提高,未經(jīng)封裝的電池30天后測(cè)試,效率仍有原來(lái)的70%。
優(yōu)選的,步驟s1中的tio2膠體為在冰水混合物中配制濃度為250mm的四氯化鈦溶液得到的;步驟s2所述的tio2致密層通過(guò)以下步驟制得:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照20min后,放入溫度為70℃的tio2膠體溶液中浸泡50min,之后取出并沖洗后在200℃下熱處理30min,得到tio2致密層;步驟s3中添加的堿金屬鹽為kscn,其添加量與pb(scn)2的質(zhì)量比為3.5%;步驟s4中在90℃下熱處理30min;步驟s5在80℃下熱處理20min;步驟s6中的空穴傳導(dǎo)層,通過(guò)以下步驟制得:在步驟s5制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置6~8h。采用上述參數(shù)制得的摻雜k+的ch3nh3pbi3-x(scn)x基平面鈣鈦礦層太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)16.7%,且其穩(wěn)定性也大幅提高,未經(jīng)封裝的電池30天后測(cè)試,效率仍有原來(lái)的80%。
可見(jiàn),本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)添加堿金屬離子來(lái)提高低溫溶液法制備的ch3nh3pbi3-x(scn)x基平面鈣鈦礦層太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率與穩(wěn)定性的方法。本發(fā)明還公開(kāi)了前述任意一種制備方法制備得到的高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,在優(yōu)選的參數(shù)條件下,其光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到16.2%和16.7%。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有如下的有益效果:
(1)光電效率高;堿金屬離子的引入使電池的效率由12.5%提高到13.3%以上,在優(yōu)選的參數(shù)下最高達(dá)到16.7%。
(2)穩(wěn)定性高;堿金屬離子的引入也大幅度提高電池的穩(wěn)定性;未添加堿金屬離子的未經(jīng)封裝的簡(jiǎn)單電池在潮濕空氣中放置30天之后,基礎(chǔ)電池的效率下降到初始的約40%;而添加堿金屬離子的電池效率仍有初始效率的75~80%,若對(duì)電池進(jìn)行封裝,穩(wěn)定性必將進(jìn)一步提高。
(3)tio2致密層是采用低溫溶液法制備的,而且ch3nh3pbi3-x(scn)x基鈣鈦礦層是在潮濕空氣中制備的制備,整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單、容易控制,且不依賴大型設(shè)備,成本低。
為了更好地理解和實(shí)施,下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明以達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及其技術(shù)效果,以下結(jié)合實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明提出的一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法及應(yīng)用的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,具體如下。
本發(fā)明的一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,包括以下步驟:
s1:水解四氯化鈦溶液,得到tio2膠體;
s2:在清潔的fto導(dǎo)電玻璃上沉積tio2膠體制備tio2致密層;
s3:配制濃度為0.3~0.6g/ml的pb(scn)2的甲基亞砜溶液,然后在該溶液中添加堿金屬鹽,堿金屬鹽的添加量與pb(scn)2的質(zhì)量比為0.5~3.5%;
s4:在步驟s2所制得的樣品上旋涂步驟s3配制的溶液,在80-95℃下熱處理后得到pb(scn)2膜;
s5:在pb(scn)2膜上,以3000~5000r/min旋涂10mg/ml碘甲胺的異丙醇溶液;重復(fù)旋涂6次后,在75-85℃下熱處理15-25min所制得的薄膜,得到ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層;
s6:在步驟s5制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上制備空穴傳導(dǎo)層;
s7:采用熱蒸發(fā)法在步驟s6所制得的樣品上蒸鍍一層銀電極,即得到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
優(yōu)選地,步驟s3中添加的堿金屬鹽為nascn或kscn。
具體的,步驟s1中的tio2膠體為在冰水混合物中配制濃度為150-250mm的四氯化鈦溶液得到的。
具體的,步驟s2所述的tio2致密層通過(guò)以下步驟制得:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照10~20min后,放入溫度為65~75℃的tio2膠體溶液中浸泡45~55min,之后取出并沖洗后在180~200℃下熱處理25~45min,得到tio2致密層。
具體的,步驟s4中的熱處理工藝為:85-95℃下熱處理25~40min;步驟s5中的熱處理工藝為:在75-85℃下熱處理15~25min。
具體的,步驟s6中的空穴傳導(dǎo)層,通過(guò)以下步驟制得:在步驟s5制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置6~8h。
具體的,步驟s7中的銀電極厚度為80~150nm,熱蒸發(fā)法在熱蒸發(fā)儀中進(jìn)行,并在6×10-6~1×10-8毫托的氣壓下,以1~10nm/min的速度進(jìn)行蒸鍍。
需要說(shuō)明的是,本發(fā)明所述的一種潮濕空氣中制備高效率平面鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法中,除了堿金屬鹽的添加及其用量之外,盡管其他參數(shù)對(duì)制得的電池性能有一定影響,但不是本發(fā)明的主要發(fā)明目的所在,因此下述實(shí)施例中紫外燈照射時(shí)間、tio2膠體的濃度、tio2膠體溫度、fto導(dǎo)電玻璃在tio2膠體內(nèi)浸泡的時(shí)間、所有熱處理的溫度和時(shí)間等參數(shù)統(tǒng)一采用最優(yōu)值。步驟s7中的熱蒸發(fā)法在熱蒸發(fā)儀中進(jìn)行,并在6×10-6~1×10-8毫托的氣壓下,以1~10nm/min的速度進(jìn)行蒸鍍。
對(duì)比實(shí)施例
本實(shí)施例為對(duì)比實(shí)施例,即步驟s3中不添加堿金屬鹽,其它方法步驟與其它實(shí)施例相同。
一種在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,包括如下步驟:
s1:在200ml的冰水混合物中加入5ml的四氯化鈦溶液,配置成tio2膠體;
s2:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照20min后,放入溫度為70℃的tio2膠體溶液中浸泡50min,之后取出并沖洗后在200℃下熱處理30min,得到tio2致密層;
s3:將pb(scn)2溶解于甲基亞砜中,配置成濃度為0.5g/ml的溶液;
s4:在步驟s2所制得的tio2致密層上旋涂步驟s3配制的溶液,在90℃下熱處理30min后得到pb(scn)2膜;
s5:在pb(scn)2膜上,以3000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂10mg/ml碘甲胺的異丙醇溶液,重復(fù)旋涂6次后,在80℃下熱處理所制得的薄膜20min,得到ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層;
s6:在步驟s5所制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置一晚;
s7:采用熱蒸發(fā)法在步驟s6所得樣品上蒸鍍一層厚80~150nm的銀(ag)電極,取出蒸好電極的電池,即得到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
在室溫環(huán)境下,使用newport公司的91159太陽(yáng)光模擬器,在光強(qiáng)為100mw/cm2條件下測(cè)試電池,得到未摻雜堿金屬離子的ch3nh3pbi3-x(scn)x電池的光電轉(zhuǎn)換效率為12.5%,未封裝電池30天后測(cè)試,效率降為原來(lái)的30%。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,包括如下步驟:
s1:在200ml的冰水混合物中加入5ml的四氯化鈦溶液,配置成tio2膠體;
s2:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照20min后,放入溫度為70℃的tio2膠體溶液中浸泡100min,之后取出并沖洗后在200℃下熱處理30min,得到tio2致密層;
s3:將pb(scn)2溶解于甲基亞砜中,配置成濃度為0.5g/ml的溶液;然后在該溶液中添加nascn,nascn的添加量與pb(scn)2的質(zhì)量比為0.5%;
s4:在步驟s2制得的tio2致密層上旋涂步驟s3配制的溶液,然后在90℃下熱處理30min得到pb(scn)2膜;
s5:在pb(scn)2膜上,以3000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂10mg/ml碘甲胺的異丙醇溶液,重復(fù)旋涂6次后,在80℃下熱處理所制得的薄膜20min,得到ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層;
s6:在步驟s5所制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置一晚;
s7:采用熱蒸發(fā)法在步驟s6所得樣品上蒸鍍一層厚80~150nm的銀(ag)電極,取出蒸好電極的電池,即得到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
在室溫環(huán)境下,使用newport公司的91159太陽(yáng)光模擬器,在光強(qiáng)為100mw/cm2條件下測(cè)試電池,得到摻雜0.5wt%的nascn的ch3nh3pbi3-x(scn)x電池的光電轉(zhuǎn)換效率為13.7%,未封裝電池30天后測(cè)試,效率仍有原來(lái)的62%??梢?jiàn),與對(duì)比實(shí)施例相比,摻雜后電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性都得到明顯提高和改善。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,包括如下步驟:
s1:在200ml的冰水混合物中加入5ml的四氯化鈦溶液,配置成tio2膠體;
s2:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照20min后,放入溫度為70℃的tio2膠體溶液中浸泡50min,之后取出并沖洗后在200℃下熱處理30min,得到tio2致密層;
s3:將pb(scn)2溶解于甲基亞砜中,配置成濃度為0.5g/ml的溶液;然后在該溶液中添加nascn,nascn的添加量與pb(scn)2的質(zhì)量比為1.5%;
s4:在步驟s2制得的tio2致密層上旋涂步驟s3配制的溶液,然后在90℃下熱處理30min得到pb(scn)2膜;
s5:在pb(scn)2膜上,以3000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂10mg/ml碘甲胺的異丙醇溶液,重復(fù)旋涂6次后,在80℃下熱處理所制得的薄膜20min,得到ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層;
s6:在步驟s5所制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置一晚;
s7:采用熱蒸發(fā)法在步驟s6所得樣品上蒸鍍一層厚80~150nm的銀(ag)電極,取出蒸好電極的電池,即得到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
在室溫環(huán)境下,使用newport公司的91159太陽(yáng)光模擬器,在光強(qiáng)為100mw/cm2條件下測(cè)試電池,得到摻雜1.5wt%的nascn的ch3nh3pbi3-x(scn)x電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15.0%,未封裝電池30天后測(cè)試,效率仍有原來(lái)的65%。可見(jiàn),與對(duì)比實(shí)施例相比,摻雜后電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性都得到明顯提高和改善。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,包括如下步驟:
s1:在200ml的冰水混合物中加入5ml的四氯化鈦溶液,配置成tio2膠體;
s2:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照20min后,放入溫度為70℃的tio2膠體溶液中浸泡50min,之后取出并沖洗后在200℃下熱處理30min,得到tio2致密層;
s3:將pb(scn)2溶解于甲基亞砜中,配置成濃度為0.5g/ml的溶液;然后在該溶液中添加nascn,nascn的添加量與pb(scn)2的質(zhì)量比為2.5%;
s4:在步驟s2制得的tio2致密層上旋涂步驟s3配制的溶液,然后在90℃下熱處理30min得到pb(scn)2膜;
s5:在pb(scn)2膜上,以3000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂10mg/ml碘甲胺的異丙醇溶液,重復(fù)旋涂6次后,在80℃下熱處理所制得的薄膜20min,得到ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層;
s6:在步驟s5所制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置一晚;
s7:采用熱蒸發(fā)法在步驟s6所得樣品上蒸鍍一層厚80~150nm的銀(ag)電極,取出蒸好電極的電池,即得到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
在室溫環(huán)境下,使用newport公司的91159太陽(yáng)光模擬器,在光強(qiáng)為100mw/cm2條件下測(cè)試電池,得到摻雜2.5wt%的nascn的ch3nh3pbi3-x(scn)x電池的光電轉(zhuǎn)換效率為16.2%,未封裝電池30天后測(cè)試,效率仍有原來(lái)的70%??梢?jiàn),與對(duì)比實(shí)施例相比,摻雜后電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性都得到明顯提高和改善。
實(shí)施例4
本實(shí)施例的一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,包括如下步驟:
s1:在200ml的冰水混合物中加入5ml的四氯化鈦溶液,配置成tio2膠體;
s2:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照20min后,放入溫度為70℃的tio2膠體溶液中浸泡50min,之后取出并沖洗后在200℃下熱處理30min,得到tio2致密層;
s3:將pb(scn)2溶解于甲基亞砜中,配置成濃度為0.5g/ml的溶液;然后在該溶液中添加kscn,kscn的添加量與pb(scn)2的質(zhì)量比為0.5%;
s4:在步驟s2制得的tio2致密層上旋涂步驟s3配制的溶液,然后在90℃下熱處理30min得到pb(scn)2膜;
s5:在pb(scn)2膜上,以3000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂10mg/ml碘甲胺的異丙醇溶液,重復(fù)旋涂6次后,在80℃下熱處理所制得的薄膜20min,得到ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層;
s6:在步驟s5所制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置一晚;
s7:采用熱蒸發(fā)法在步驟s6所得樣品上蒸鍍一層厚80~150nm的銀(ag)電極,取出蒸好電極的電池,即得到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
在室溫環(huán)境下,使用newport公司的91159太陽(yáng)光模擬器,在光強(qiáng)為100mw/cm2條件下測(cè)試電池,得到摻雜0.5wt%的kscn的ch3nh3pbi3-x(scn)x電池的光電轉(zhuǎn)換效率為13.3%,未封裝電池30天后測(cè)試,效率仍有原來(lái)的75%。可見(jiàn),與對(duì)比實(shí)施例相比,摻雜后電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性都得到明顯提高和改善。
實(shí)施例5
本實(shí)施例的一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,包括如下步驟:
s1:在200ml的冰水混合物中加入5ml的四氯化鈦溶液,配置成tio2膠體;
s2:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照20min后,放入溫度為70℃的tio2膠體溶液中浸泡50min,之后取出并沖洗后在200℃下熱處理30min,得到tio2致密層;
s3:將pb(scn)2溶解于甲基亞砜中,配置成濃度為0.5g/ml的溶液;然后在該溶液中添加kscn,kscn的添加量與pb(scn)2的質(zhì)量比為2.5%;
s4:在步驟s2制得的tio2致密層上旋涂步驟s3配制的溶液,然后在90℃下熱處理30min得到pb(scn)2膜;
s5:在pb(scn)2膜上,以3000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂10mg/ml碘甲胺的異丙醇溶液,重復(fù)旋涂6次后,在80℃下熱處理所制得的薄膜20min,得到ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層;
s6:在步驟s5所制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置一晚;
s7:采用熱蒸發(fā)法在步驟s6所得樣品上蒸鍍一層厚80~150nm的銀(ag)電極,取出蒸好電極的電池,即得到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
在室溫環(huán)境下,使用newport公司的91159太陽(yáng)光模擬器,在光強(qiáng)為100mw/cm2條件下測(cè)試電池,得到摻雜2.5wt%的kscn的ch3nh3pbi3-x(scn)x電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15.1%,未封裝電池30天后測(cè)試,效率仍有原來(lái)的75%??梢?jiàn),與對(duì)比實(shí)施例相比,摻雜后電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性都得到明顯提高和改善。
實(shí)施例6
本實(shí)施例的一種通過(guò)引入堿金屬離子在潮濕空氣中制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法,包括如下步驟:
s1:在200ml的冰水混合物中加入5ml的四氯化鈦溶液,配置成tio2膠體;
s2:將清潔的fto導(dǎo)電玻璃用紫外燈照20min后,放入溫度為70℃的tio2膠體溶液中浸泡50min,之后取出并沖洗后在200℃下熱處理30min,得到tio2致密層;
s3:將pb(scn)2溶解于甲基亞砜中,配置成濃度為0.5g/ml的溶液;然后在該溶液中添加kscn,kscn的添加量與pb(scn)2的質(zhì)量比為3.5%;
s4:在步驟s2制得的tio2致密層上旋涂步驟s3配制的溶液,然后在90℃下熱處理30min得到pb(scn)2膜;
s5:在pb(scn)2膜上,以3000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂10mg/ml碘甲胺的異丙醇溶液,重復(fù)旋涂6次后,在90℃下熱處理所制得的薄膜30min,得到ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層;
s6:在步驟s5所制得的ch3nh3pbi3-x(scn)x鈣鈦礦層上旋涂0.08m的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴,0.064m的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽及0.064m四丁基吡啶的氯苯混合溶液,得到的樣品在避光干燥的空氣中放置一晚;
s7:采用熱蒸發(fā)法在步驟s6所得樣品上蒸鍍一層厚80~150nm的銀(ag)電極,取出蒸好電極的電池,即得到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
在室溫環(huán)境下,使用newport公司的91159太陽(yáng)光模擬器,在光強(qiáng)為100mw/cm2條件下測(cè)試電池,得到摻雜3.5wt%的kscn的ch3nh3pbi3-x(scn)x電池的光電轉(zhuǎn)換效率為16.7%,未封裝電池30天后測(cè)試,效率仍有原來(lái)的80%??梢?jiàn),與對(duì)比實(shí)施例相比,摻雜后電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性都得到明顯提高和改善。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式,其描述較為具體和詳細(xì),但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn),這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。