[发明专利]降维钙钛矿及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了降维钙钛矿及其制备方法和应用。该降维钙钛矿通过另一种降维钙钛矿的转变而得到，解决了目前降维钙钛矿需要在预先设计的体系中通过晶体生长才能制备得到，制备方法受局限的问题。本发明降维钙钛矿的制备方法，合成方法简单，合成条件温和，晶体纯度高，可控性强，晶体转化率高。可通过简单地改变反应助剂，即可生成不同的降维钙钛矿晶体。降维钙钛矿晶体的转变一次成型，省时省力。对同类型晶体具有很强的普适性，实用性强，利于推广使用，适用于太阳能电池、发光二极管等领域。

技术领域

本发明属于钙钛矿材料技术领域，具体涉及降维钙钛矿及其制备方法和应用。

背景技术

金属卤化物钙钛矿纳米晶因其具有优异的特性，如高荧光效率，长载流子扩散长度，高的载流子迁移率，可调的发光波长，窄峰值半宽等，在光电应用方面显示出了极大的应用潜力，被公认为是最有发展前景的半导体材料之一。2020年，由牛津光伏公司制备的钙钛矿/硅串联电池，认证效率达到了29.52％，超过了传统的硅基太阳能板27.6％的最大光电转换效率。

降维钙钛矿可以用通式M_mA_n-1B_nX_3n+1来表示，其中n表示每层内所含的钙钛矿层数。n较大时称为准二维钙钛矿，n越大则越接近三维钙钛矿。降维钙钛矿包括二维钙钛矿和准二维钙钛矿。对于降维钙钛矿而言，不仅可以调节无机层的厚度，还可以通过改变有机基团，来调节降维钙钛矿的结构和光电性质。

由于嵌入有机基团之间的范德华力较弱，降维钙钛矿晶体结构的形成能较低，相关技术中，降维钙钛矿是在预先设计的体系中通过晶体生长来制备得到的，制备方法较为局限。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种降维钙钛矿，该降维钙钛矿可以通过降维钙钛矿之间的相互转变而得到，解决了目前降维钙钛矿需要在预先设计的体系中通过晶体生长才能制备得到，制备方法受局限的问题。

本发明还提供了上述降维钙钛矿的制备方法。

本发明还提供了上述降维钙钛矿的应用。

本发明的第一方面提供了降维钙钛矿M_mA_n-1B_nX_3n+1，所述M_mA_n-1B_nX_3n+1为(NH₃-R-E)₂A_n-1B_nX_3n+1、(NH₃-R-E-E-R-NH₃)A_n-1B_nX_3n+1或(NH₃-R-E-G-E-R-NH₃)A_n-1B_nX_3n+1，所述A为一价阳离子，所述B为二价金属阳离子，所述X为一价卤素或拟卤素阴离子，所述R为有机基团，所述E为活性基团，所述G为反应基团，所述m为1～2，所述n为1～20。

根据本发明的一些实施方式，所述M可以为有机配体。

根据本发明的一些实施方式，所述A可以为甲胺离子、甲脒离子或铯离子。

根据本发明的一些实施方式，所述B可以为铅离子或锡离子。

根据本发明的一些实施方式，所述X可以为氯离子、溴离子或碘离子。

根据本发明的一些实施方式，R为有机基团，可以为有机脂肪族碳链、芳香族碳链或芳香杂环，碳原子数目为2～30。

根据本发明的一些实施方式，E为活性基团，可以为巯基、羟基、羧基、羰基、醛基、卤素、醚或氨基。