[发明专利]一种提高钙钛矿材料湿度稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种提高钙钛矿湿度稳定性的方法，也就是通过引入氟碳疏水链分子RNH₂对钙钛矿材料进行表面修饰来提高钙钛矿材料的湿度稳定性，包括钙钛矿材料的制备以及钙钛矿材料与氟碳疏水链分子混合改性两个步骤。本发明中使用疏水链分子对钙钛矿材料进行改性，氨基与钙钛矿相结合能够使其表面缺陷减少和载流子寿命增长，烷基链和C‑F官能团能提高材料表面的疏水性，最终使钙钛矿材料的光电性能和湿度稳定性能均得到了明显改善，同时延长了钙钛矿基光电器件的使用寿命，使得钙钛矿材料在光电领域的实际应用中具有美好的发展前景。

技术领域

本发明涉及钙钛矿基光电材料制备技术领域，具体为一种提高钙钛矿材料湿度稳定性的方法。

背景技术

近些年来，以CH₃NH₃PbI₃为代表的有机-无机杂化钙钛矿材料得到快速发展，已成为最有潜力的光伏材料。与其他的半导体材料相比，钙钛矿材料具有优良的光电性质，具有吸光系数高、激子扩散长度较长、双极性载流子传输等优异性质，且制备工艺简单，这些优点使钙钛矿不仅是理想的太阳能电池材料，在发光二极管、激光和光探测器等其他光电领域也被广泛应用。

光电器件有一般两大重要技术指标，包括器件的光电转换效率和器件的使用寿命。近些年来，有关钙钛矿高效率的太阳能电池和灵敏的光探测器得到了广泛的研究，钙钛矿材料优异的光电性能已被不断证实。但是钙钛矿材料的稳定性问题已经成为制约钙钛矿光电器件发展的瓶颈，尤其是湿度稳定性，水分会使其逐步分解，导致光电性质的下降。

发明内容

本发明针对钙钛矿在空气中易分解的问题，提供一种提高钙钛矿材料湿度稳定性的方法，即通过氟碳疏水链分子对钙钛矿材料进行表面修饰，获得高效率及湿度稳定性优异的钙钛矿材料。通过氟碳疏水链分子对钙钛矿材料表面修饰在提高电池稳定性的同时，还可以通过分子末端的活性官能团的引入达到钝化表面缺陷的目的，从而有效提升钙钛矿材料的光电转换性能，

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提高钙钛矿材料湿度稳定性的方法，通过引入氟碳疏水链RNH₂分子对钙钛矿材料进行表面修饰来提高钙钛矿材料的湿度稳定性，其中氟碳疏水链RNH₂分子为C_nF_2n+1NH₂，C_nF_2n+1CH₂NH₂，C_nF_2n+1CH₂CH₂NH₂和C_nF_2n+1CH₂CH₂CH₂NH₂中的一种或多种，其中n为≥6，包括以下步骤：

步骤1、分别称量卤化铅和卤化甲胺并使用溶剂溶解配制溶液，将配制好的卤化铅溶液缓慢于室温下滴加到卤化甲胺溶液中，于惰性气体氛围下搅拌30min～2h，得到钙钛矿材料；

步骤2、向步骤1得到的钙钛矿材料中加入一定比例的疏水小分子RNH₂，搅拌后得到修饰的钙钛矿材料。

优选的，步骤1中卤化铅与卤化甲胺的摩尔比为1:1～1.1。

优选的，步骤1中用于溶解卤化铅的溶剂为甲酰胺、乙酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种，用于溶解卤化甲胺的溶剂为异丙醇，所述惰性气氛为氮气或者氩气。

优选的，步骤1中钙钛矿材料包括零维的钙钛矿量子点、一维的钙钛矿纳米/微米线、二位的钙钛矿纳米片和三维的钙钛矿颗粒。