[发明专利]一种用二氧化钛提升基于钙钛矿的可透光太阳能集中器性能的方法

说明书

本发明公开了一种使用二氧化钛制备基于钙钛矿的可透光太阳能集中器的方法，包括以下步骤：1）制备钙钛矿前驱体溶液：2）制备钙钛矿纳米晶；3）制备太阳能集中器：将少量的CsPbBr₃纳米晶、纳米二氧化钛和光引发剂加入到甲基丙烯酸甲酯中，超声使其分散均匀；倒入模具中，在紫外光照射下聚合；聚合完成后打开模具，经过裁剪打磨后得到可透光太阳能集中器；该方法操作简单、操作工艺难度低，且可以提高含铅基钙钛矿的太阳能集中器的性能。

本发明涉及一种使用二氧化钛制备基于钙钛矿的可透光太阳能集中器的方法，属于钙钛矿应用和器件制作工程技术领域。

背景技术

可透光太阳能集中器是近年来备受关注的光子器件，它被提议作为传统光伏模块的有效补充，实现建筑一体式的新型光伏设备，例如半透明的光伏窗户或是半透明玻璃幕墙，能够将城市建筑物的外墙转化为分布式能源发电单元。铅基钙钛矿是一种新型的半导体纳米材料，由于其拥有超高的荧光量子产率、组成依赖的发光波长可覆盖整个可见光区以及窄线宽等优异性质，使其成为近几年研究的热点。对可透光太阳能集中器内部加入微结构，不影响钙钛矿本身的优异性质的同时，还可以提高该器件的性能。例如，刻蚀光栅微结构，镀上一层薄膜或是沉埋光纤等等。目前，将铅基钙钛矿加入太阳能集中器已有报道。对可透光太阳能集中器结构的改进也有报道，不过大多制备钙钛矿使用的工艺为热注入法，且采用化学气相沉积或是光刻法改进太阳能集中器微结构，这些方法缺点在于所需设备复杂、操作工艺难度高、成本高。因此迫切需要一种简单的方法来制备和改进基于铅基钙钛矿的可透光太阳能集中器。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种使用二氧化钛制备基于钙钛矿的可透光太阳能集中器的方法，所述的钙钛矿为CsPbBr₃钙钛矿纳米晶，所述的可透光太阳能集中器结构为CsPbBr₃: TiO₂: PMMA，该方法操作简单、操作工艺难度低，且可以提高只含铅基钙钛矿的太阳能集中器的性能。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种使用二氧化钛制备基于钙钛矿的可透光太阳能集中器的方法，所述的太阳能集中器结构为CsPbBr₃: TiO₂: PMMA，该制备方法包括以下步骤：

1）制备钙钛矿前驱体溶液：PbBr₂和CsAC分别溶解在DMF中，得到Pb和Cs的前驱体溶液；

2）制备钙钛矿纳米晶：将Pb前驱液加入到剧烈搅拌的正己烷，油酸和正辛胺的混合溶液中，随后向其中缓慢滴加Cs前驱液；加入完成后加入等体积丙酮，离心取沉淀，得到CsPbBr₃纳米晶；

3）制备太阳能集中器：将少量的CsPbBr₃纳米晶、纳米二氧化钛和光引发剂加入到甲基丙烯酸甲酯中，超声20min使其分散均匀；倒入模具中，在紫外光照射下聚合；聚合完成后打开模具，经过裁剪打磨后得到可透光太阳能集中器。

其中：

步骤1）所述的Pb前驱体液和Cs前驱体溶液均为1mol/L，即1mmol的CsAC加入到1ml的DMF溶液中，组成Cs前驱液。1mmol的PbBr₂加入到1ml的DMF溶液中，组成Pb前驱液。

步骤1）所述的Cs前驱体溶液若溶解度较低，可加入1-2滴去离子水辅助溶解。

步骤2）所述的正己烷，油酸和正辛胺的混合溶液的量为：在30ml正己烷溶液中加入8ml油酸和0.8ml正辛胺。油酸和正辛胺的量会影响合成纳米晶的大小，可适当调整。

步骤2）所述的离心方法为：向乳液中加入等体积的丙酮，放入离心机中，8500rpm离心15分钟。丢弃上清液，将沉淀烘干后干燥环境保存备用。

步骤3）所述的加入CsPbBr₃纳米晶、纳米二氧化钛和光引发剂的量分别为：0.1wt%、0.1wt%和1wt%。