[发明专利]一种调整混合卤素钙钛矿带隙的方法及应用

说明书

本发明涉及金属卤化物钙钛矿材料领域，具体涉及一种调整混合卤素钙钛矿带隙的方法及其应用。该方法为：将金属卤化物钙钛矿晶体溶解于溶剂中制备成待测液，采用电位滴定法测定待测液中卤素含量，计算出带隙宽度，再与计算的最优带隙值进行比较，依据比较结果对卤素的比例进行调整，直至获得最佳带隙宽度。该方法是本领域内首次直接通过检测钙钛矿晶体中的卤素比例来调控带隙宽度，也是首次基于电化学中的电位滴定法测定混合卤素钙钛矿中的卤素含量，利用该方法可准确测定出晶体中卤素离子的相对含量，从而使金属卤化物钙钛矿中光学带隙的调整更为精确。

技术领域

本发明涉及金属卤化物钙钛矿材料领域，具体涉及一种调整混合卤素钙钛矿带隙的方法及应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

自从2009年金属卤化物钙钛矿太阳能电池首次被报道以来，金属卤化物钙钛矿这类新型半导体材料，引起了科研界和产业界的巨大关注。这类新型钙钛矿材料具有带隙可调、高的缺陷容忍度、长的载流子扩散长度和迁移率、较强的光吸收，以及基于溶液的可加工性等优点，使得金属卤化物钙钛矿及基于该钙钛矿的光伏、光电等半导体器件得到了深入而广泛的研究。

对于金属卤化物钙钛矿材料来说，合适的禁带宽度对其性能的发挥至关重要。然而，根据SchockelyQueisser极限曲线，单结太阳能电池吸光材料的最佳带隙为1.4eV。因此，为了获得最佳带隙宽度的吸光材料，最常用的方式是采用调整卤素离子I，Br，Cl的比例进行光学带隙大小的调整。但发明人发现，由于金属卤化物钙钛矿材料(薄膜、单晶、量子点等)通常是采用溶液法制备，故采用混合卤素进行光学带隙调控的时候，也带来了一个严峻的问题，即：前驱体溶液中卤素离子的比例往往与固体钙钛矿材料中的实际比例存在着巨大的差异，使得钙钛矿材料中的卤素含量出现偏差。因此，如何准确测定晶体中卤素离子的比例成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种调整混合卤素钙钛矿带隙的方法及应用，金属卤化物钙钛矿中光学带隙进行调整的方法及其应用，是本领域内首次直接通过检测钙钛矿晶体中的卤素比例来调控带隙宽度，也是首次基于电化学中的电位滴定法测定混合卤素钙钛矿中的卤素含量，利用该方法可准确测定出晶体中卤素离子的相对含量，从而使金属卤化物钙钛矿中光学带隙的调整更为精确。

本发明第一方面提供一种调整混合卤素钙钛矿带隙的方法，具体为：将金属卤化物钙钛矿晶体溶解于溶剂中制备成待测液，采用电位滴定法测定待测液中卤素含量，可以准确测定金属卤化物钙钛矿卤素含量，进而计算出带隙宽度并与最优带隙值进行比较，依据比较结果对晶体中卤素的比例进行调整，直至获得最佳带隙宽度。

本发明第二方面提供上述方法在发光器件、光电催化、光探测器及太阳能电池等领域中的应用。

本发明的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：

(1)本发明所提供的调整混合卤素钙钛矿带隙的方法，相较于原始的方法，能够准确获取金属卤化物钙钛矿卤素含量，避免了由前驱体溶液中卤素离子的比例与固体钙钛矿材料中实际比例的偏差所带来的带隙调控误差，使整个带隙调整过程更加精确，且调整的效率更高。

(2)本发明采用电位滴定法进行调控，测试结果精准，方法简单易控，对设备的要求低，测试周期短，成本较低。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1为本发明实施1中不同溶剂中的Ag⁺电位随AgNO₃溶液体积的变化曲线。