[发明专利]一种制备混合卤化物钙钛矿CH3NH3PbI3‑xClx梯度膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池的光电转换材料的制备技术领域，具体涉及一种制备混合卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbI_3-xCl_x梯度膜的方法。

背景技术

卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbX₃ (X = Cl, Br, I) 是一种低成本、容易制备的新型敏化太阳能电池的感光材料。这种具有钙钛矿结构的有机金属卤化物具有良好的光吸收、光电转换特性。同时，由于其制备简单、设备低廉，在短短的几年时间内取得了突飞猛进的发展。目前，钙钛矿太阳能电池在实验室得到的效率已达16.2%（Nam J. J., Lee H. J., Kim Y. C., etc. O-methoxy substituents in spiro–ometad for efficient inorganic–organic hybrid perovskite solar cells. Journal of the American Chemical Society，136, 2014, 7837-7840）。据研究发现混合型CH₃NH₃PbI_3-xCl_x钙钛矿被激发后电子与空穴的存在时间比CH₃NH₃PbI₃钙钛矿电子与空穴的存在时间长10倍，说明混合型CH₃NH₃PbI_3-xCl_x钙钛矿的电池效率会大大提高（Samuel D., Stranks G. E., Marcelo J. P., etc. Electron-hole diffusion lengths exceeding micrometer in an organometal trihalide perovskite absorber[J]. Science 2013, (342): 338–341）。

感光材料的能带带隙是制备太阳能电池的重要指标，其值的大小直接影响材料吸收不同波长的太阳光光谱。CH₃NH₃PbI₃ 的能带带隙为1.51eV （Jeon NJ, Lee HG, Kim YC, Seo J, Noh JH, Lee J, Seok SI. O-Methoxy substituents in spiro–OMeTAD for efficient inorganic–organic hybrid perovskite solar cells. J. Am. Chem. Soc. 2014; [cited 2014 May 17] available from http://pubs.acs.org.）而CH₃NH₃PbCl₃的能带带隙为3.11eV。制备混合型CH₃NH₃PbI_3-xCl_x钙钛矿梯度膜能够使膜的能带带隙在1.51~3.11eV中的某一区间内连续变化，从而梯度膜能够有效地对不同波长的太阳光进行光电转换，从而提高太阳能电池的转换效率。CH₃NH₃PbI_3-xCl_x梯度膜的x值变化与能带带隙的关系如图1所示。目前，尚未见有混合卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbI_3-xCl_x梯度膜制备方法的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbI_3-xCl_x梯度膜的制备方法，所制备的钙钛矿CH₃NH₃PbI_3-xCl_x薄膜中，分子式中的x值在薄膜的不同位置显梯度分布，因此称梯度膜，本方法制备薄膜的设备简单、成本低廉。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种制备混合卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbI_3-xCl_x梯度膜的方法，包括如下步骤：