[发明专利]一种二维钙钛矿光吸收材料及其制备方法

说明书

本发明属于钙钛矿吸收材料技术领域，公开一种二维钙钛矿光吸收材料及其制备方法。分子式为：(BEA)_0.5(M)_nPb_nI_3n+1。制备方法：（1）、1,4‑丁二胺与质量含量为50‑60%的氢碘酸按化学计量摩尔比在室温下搅拌反应2‑3 h，得到1,4‑丁二胺碘溶液；（2）、合成(BEA)_0.5(M)_nPb_nI_3n+1单晶材料：将醋酸铅、质量含量为50‑60%的氢碘酸、质量含量50‑55%的次磷酸水溶液混合后搅拌形成均匀溶液，控温在60‑80℃搅拌反应1‑2 h；接着添加碘化物到上述溶液中，然后滴加1,4‑丁二胺碘溶液，滴加结束后控温在100‑130℃搅拌反应1‑2 h；最后经过洗涤和过滤，获得二维钙钛矿光吸收材料。本发明制备的二维钙钛矿光吸收材料，作为钙钛矿太阳能电池的光吸收层，相应的太阳能电池获得了极高的效率，同时具有很好的稳定性。

技术领域

本发明属于钙钛矿吸收材料技术领域，具体涉及一种二维钙钛矿光吸收材料及其制备方法。

背景技术

21世纪由于能源危机及环境污染，太阳能作为一种可再生能源，是满足全球范围内日益增长的能源需求的重要方法之一。将太阳能转换为电能的一种有效方法是制备基于光生伏特效应的太阳电池，研发高效低成本且易加工的新型太阳电池。是实现太阳能光伏发电广泛应用的技术基础。从2009年以来，新兴的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池以其优异的光电转换效率和成本低、制备工艺简单以及可制备柔性等优势受到了众多学者和产业界人士的广泛关注，其光电转换效率已经从3.81%迅速提升到24%以上，可以和商业化的硅基太阳能相媲美，具有广阔的发展和应用前景。

虽然钙钛矿太阳能电池效率已经可以和硅基太阳能电池相媲美，甚至已经远超其它的薄膜电池，但是它的长期稳定性仍然是商业化的一个主要问题，主要是三维钙钛矿薄膜容易受水汽和氧气的侵蚀，导致性能下降，同时光照也会导致钙钛矿薄膜的分解，这些严重影响了钙钛矿太阳能电池的商业化进展。在二维钙钛矿材料中由于有机胺长链的插入，使得其具有较好的稳定性，但是由它们的晶粒取向趋向于平行于衬底以及载流子传输不足等问题，基于二维钙钛矿光吸收材料的器件效率较低，限制了其商业化的进程。

发明内容

本发明针对现有的三维钙钛矿光吸收材料不稳定以及二维钙钛矿光吸收材料器件效率较低等问题，本发明的目的旨在提供一种能够获得极高器件效率同时具有很好稳定性的二维钙钛矿光吸收材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种二维钙钛矿光吸收材料，其分子式为：(BEA)_0.5(M)_nPb_nI_3n+1，其中，n=1、2或3，BEA=C₄H₁₂N₂，M=CH₃NH₃、CH(NH₂)₂或C_S。

一种二维钙钛矿光吸收材料的制备方法，步骤如下：

（1）、1,4-丁二胺（BEA）与质量含量为50-60%的氢碘酸（HI的水溶液）按化学计量摩尔比在室温下搅拌反应2-3 h，得到1,4-丁二胺碘（BEAI₂）溶液；反应过程为：BEA + 2HI →BEAI₂+H₂；