[发明专利]一种钙钛矿的合成方法及其应用

说明书

本发明公开了一种钙钛矿的合成方法及其应用，其中钙钛矿的合成方法包括以下步骤:将A位分子、B位分子和HX在≤10℃条件下混合反应并进行纯化；A位分子中包括NH₄⁺、MA⁺、FA⁺和Cs⁺中的至少一种；B位分子包括MeAc₂和MeX₂中的至少一种，其中Me包括Pb、Sn、Nd和Sb中的至少一种；HX中，X包括Cl、Br、I中的至少一种。本发明提出的合成方法，能够有效提高提升产物产率、简化反应条件，反应不涉及有毒或剧毒溶剂。本发明还提供了上述合成方法制得的钙钛矿的应用。

技术领域

本发明涉及粉末合成技术领域，尤其是涉及一种钙钛矿的合成方法及其应用。

背景技术

钙钛矿太阳能电池(PSCs)的绿色化学研究一直是研究热点，这不仅是因为可持续化学与可再生光伏技术密不可分，而且因为PSCs的商业化实际上需要一种绿色技术来减少其对环境、健康和安全的影响。

目前见于报道的，制备ABX₃钙钛矿太阳能电池的方法是将PbX₂和AX直接混合，这种方法中，即便是使用高品位原料99.999％的PbX₂与高品位99.99％AX都会出现配位失败的原料分子，由此得到的产物产率较低。此外，目前的制备方法中(包括上述直接混合法)，大多需要使用诸如N,N-二甲基甲酰胺(简称：DMF)、二甲基亚砜(简称：DMSO)、2-甲氧基乙醇(简称：2-ME)、乙腈(简称ACN)和丁内酯(简称：GBL)等良溶剂；或使用诸如乙醚(简称：Et₂O)和氯苯(简称：CB)等不良溶剂。这些溶剂都是有毒或剧毒溶剂，由此给操作安全性和环保性带来了不利影响。最重要的是，现有的制备方法，需要进行严格的隔水等环境控制，否则生成的钙钛矿会出现相转变的问题，由此，制备方法中条件控制复杂。

综上可知，相关的制备方法存在产物产率低、条件控制复杂、需用到有毒溶剂等方面的缺陷。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种钙钛矿的合成方法，能够有效提高提升产物产率、简化反应条件，并且无需用到有毒或剧毒溶剂。

本发明还提供了上述合成方法合成的钙钛矿的应用。

根据本发明第一方面的实施例，提出了一种钙钛矿的合成方法，所述合成方法包括以下步骤:

将A位分子、B位分子和HX在≤10℃条件下混合反应并进行纯化；

所述A位分子中包括NH₄⁺、MA⁺、FA⁺和Cs⁺中的至少一种；

所述B位分子包括MeAc₂和MeX₂中的至少一种，其中Me包括Pb、Sn、Nd和Sb中的至少一种；

所述HX中，X包括Cl、Br、I中的至少一种。

所述合成方法发生的反应包括以下四种(以B位分子为PbAc₂为例)：

Pb²⁺+X^-→PbX₂↓ (1)；

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上述四种反应的进行顺序如下：随着HX和A位反应接触，当HX加入量少时，反应(1)和反应(2)正向进行，生成PbX₂与AX；当体系pH＜7时，继续发生反应(3)的正向反应，反之发生反应(3)的逆向反应；