[发明专利]超薄BiOX纳米材料以及包含该材料的太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及太阳能电池技术领域，公开了超薄BiOX纳米材料以及包含该材料的太阳能电池及其制备方法；该纳米材料包含BiOX形成的直径为5～200nm、厚度为1～20nm的纳米片，由其形成一层薄膜用作钙钛矿太阳能电池的界面修饰层，这种新型超薄BiOX纳米材料中由于BiOX的偶极作用，使得该界面修饰层增加钙钛矿太阳能电池的内建电场，从而提升器件的开路电压。其次，由于BiOX(001)暴露面的疏水性能，将其应用于钙钛矿太阳能电池中，获得长期稳定的钙钛矿太阳能电池。因此，采用该新型超薄的BiOX纳米材料作为界面修饰层应用于钙钛矿太阳能电池，可以得到高效稳定的钙钛矿太阳能电池。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域。更具体而言，涉及一种BiOX(X＝F、Cl、Br、I)纳米材料、BiOX界面修饰层以及包含该界面修饰层的太阳能电池及其制备方法。

背景技术

有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池由于其高效的光电转换效率备受科研界和产业界的极大关注。在短短十多年的发展期间，其光电转换效率突破25％，追赶上发展六十多年的晶硅太阳能电池，成为了最具有产业化应用前景的新型太阳能技术。

虽然钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率，但是其长期稳定性是制约其商业化的重要因素。因此，需要寻找一种界面修饰层不仅能具有较强的疏水性能，同时本身的偶极矩能够增加器件的内建电场，从而达到协同提升钙钛矿太阳能电池的长期稳定性和开路电压。

发明内容

因此，鉴于上述用于太阳能电池的长期稳定性和受限的开路电压问题，本发明旨在提供一种新型的超薄BiOX纳米材料及其制备方法以及包含该材料的界面修饰层的太阳能电池，在提升钙钛矿太阳能电池的开路电压的基础上，解决现有钙钛矿太阳能电池的长期稳定性的问题，得到长期稳定高效的钙钛矿太阳能电池。

为了实现以上目的，本发明的一个方面提供一种超薄BiOX纳米材料，该纳米材料包含BiOX形成的直径为5～200nm、厚度为1～20nm的纳米片。

本发明的另一方面提供一种超薄BiOX纳米材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将油酸钠加入去离子水中搅拌0.5～2h得到混合均匀的溶液①；

将Bi(NO₃)₃·5H₂O加入溶液①中搅拌1～3h得到混合均匀的溶液②；

将KX(X＝F、Cl、Br、I)加入溶液②中搅拌0.5～3h得到混合均匀的溶液③；

将所得溶液于120～200℃下进行水热反应0.5～2d后，进行清洗和干燥得到产物；

将所得产物分散在四丁基四氟硼酸铵的乙醇溶液中，超声0.5～3h后，进行清洗和干燥。

本发明的另一方面提供一种所述BiOX薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将BiOX纳米材料分散于有机溶剂中得到分散液，所述纳米材料包含BiOX形成的为5～200nm、厚度为1～20nm的纳米片；

将所述分散液通过喷涂或者旋涂形成薄膜。

本发明的还一方面提供一种太阳能电池，所述太阳能电池的结构由下至上包括：透明导电基底、电子阻挡层、钙钛矿层、界面修饰层、电子传输层、缓冲层和电极层，所述界面修饰层为包含BiOX纳米材料的薄膜层，所述纳米材料包含BiOX形成的直径为5～200nm、厚度为1～20nm的纳米片。

优选地，所述钙钛矿吸光材料为ABX₃，A＝CH₃NH₃、NH₂CHNH₂、Cs或其混合物；B＝Pb或Sn或其混合物；X＝I、Br、Cl、CN、SCN或其混合物。