[发明专利]一种用于制备二维钙钛矿结构的噻唑胺盐材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于制备二维钙钛矿结构的噻唑胺盐材料及其制备方法，所述噻唑胺盐材料化学式为：C₃H₄NSX,其中X元素为任意卤族元素，由噻唑和含卤酸材料按物质的量比1:1制备而成。本发明的制备方法简单，不污染环境，便于大规模化生产。由本发明噻唑胺盐材料制备成的二维钙钛矿结构太阳能电池，具有降低激子结合能，增强电荷转移，加速电荷传输等优异的电学性能，有利于实现长期稳定性钙钛矿太阳能电池。

技术领域

本发明属于太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种用于制备二维钙钛矿结构的噻唑胺盐材料及其制备方法。

背景技术

在光伏领域，具有钙钛矿结构的有机-金属卤化物作为一种光吸收材料，以其独特的性质引起光伏界的极大关注，自1978年Weber首次将甲胺离子引入晶体结构中，形成了具有三维结构的有机-无机杂化钙钛矿材料，钙钛矿太阳能电池的转换效率不断提高，近几年已超过20％。但三维钙钛矿材料由于其本身特性存在对湿度、光、热等环境不稳定性的问题，影响太阳能电池的使用寿命。二维钙钛矿材料则是由有机大分子与卤化铅反应得到的具有叠层结构的钙钛矿，其具有极好的环境稳定性，充分可调节的光电性质，很高的量子效率，很大的比表面积(有望光电性能应用)等优异性能。但二维钙钛矿材料也存在着问题：添加有机层不导电，引起电荷积聚及电子空穴复合；MA⁺与有机层之间的范德瓦耳斯力、π–π相互作用，不能旋转，导致一层为正电、一层为负电；晶体取向不利于电荷传输，影响电池性能。因此，开发一种能够同时实现优异电学性能与长期稳定性之间平衡的新型钙钛矿材料是太阳能电池发展的关键环节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制备二维钙钛矿结构的噻唑胺盐材料及其制备方法，由该噻唑胺盐材料制备成的二维钙钛矿结构太阳能电池，具有降低激子结合能，增强电荷转移，加速电荷传输等优异性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二维钙钛矿结构的噻唑胺盐材料，所述噻唑胺盐材料的化学式为：C₃H₄NSX,其中X元素为任意卤族元素。

进一步的，所述噻唑胺盐材料由噻唑材料、含卤酸类材料为原料制备而成。

进一步的，噻唑材料与含卤酸类材料物质的量比为1:1。

进一步的，含卤酸类材料选自任意的有机酸或无机酸。

进一步的，所述含卤酸类材料为碘化氢、溴化氢中的一种或两种的混合物。

进一步的，所述噻唑胺盐材料的主体为含有一个S原子和一个N原子的五元杂环，五元杂环含有C＝C、C＝N两个双键，N与HX之间以范德华键相连接。

用于制备二维钙钛矿结构的噻唑胺盐材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)按物质的量比1:1称取噻唑材料和含卤酸类材料分别溶于去离子水中，得到溶液Ⅰ和溶液Ⅱ；

(2)溶液Ⅰ搅拌0-60min后加入溶液Ⅱ，反应2-16h后，去除水分，得到二维钙钛矿结构的噻唑胺盐材料。

步骤(2)中反应时，温度维持为0-100℃。

进一步的，步骤(2)中取出水分后进行洗涤，洗涤完成后用醇醚类溶剂进行重结晶得到二维钙钛矿结构的噻唑胺盐材料。

进一步的，所述醇醚类溶剂为乙醇、丙醇、甲醚、乙醚、丁醚中的一种或多种的混合物。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：