本發(fā)明涉及鈣鈦礦電池材料技術(shù)，具體涉及一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦太陽能電池(perovskite?solar?cells，pscs)是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池，其核心材料是鈣鈦礦型半導(dǎo)體。鈣鈦礦太陽能電池因其光電轉(zhuǎn)換效率(power?conversion?efficiency，pce)高、制造成本低，被認為是一種有前途的光伏技術(shù)。

2、然而，這種光伏技術(shù)仍面臨大面積鈣鈦礦太陽能模組(perovskite?solarmodules，psms)效率偏低、穩(wěn)定性不足等瓶頸，嚴重制約其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。與三維鈣鈦礦相比，準二維鈣鈦礦對環(huán)境條件(濕度、氧)具有更強的抵抗力，表現(xiàn)出更強的熱穩(wěn)定性和光化學(xué)穩(wěn)定性。但準二維鈣鈦礦層之間的范德華間隙也會導(dǎo)致鈣鈦礦薄膜中能量轉(zhuǎn)移效率低下，限制pscs的光伏性能。因此，減小準二維鈣鈦礦層范德華間隙，增強相鄰間隔層之間相互作用，對于提高準二維鈣鈦礦和psms的效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦，所述含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦的原料包括：雙錨基交聯(lián)劑、鈣鈦礦體系和前驅(qū)體溶液。

3、進一步地，所述雙錨基交聯(lián)劑包括4-(氨甲基)苯甲酸、3-(氨甲基)苯甲酸、2-(氨甲基)苯甲酸、4-(氨甲基)苯磺酸、3-(氨甲基)苯磺酸或2-(氨甲基)苯磺酸中至少一種交聯(lián)劑的組合。

4、進一步地，所述鈣鈦礦體系為ba2(fa0.85cs0.15)n-1pbni3n+1(n＝正整數(shù))或ba2fan-1pbni3n+1(n＝正整數(shù))。

5、進一步地，所述前驅(qū)體溶液為1.0mmol鈣鈦礦體系溶于1ml混合溶劑體系中制備而成，所述混合溶劑體系混合比例為dmf：nmp：2-me＝7：3-x：x(0≤x≤3)。

6、進一步地，所述雙錨基交聯(lián)劑的含量相對于前驅(qū)體溶液中pbi2的摩爾百分比為1％～4％。

7、一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦的制備方法，包括如下步驟：

8、在前驅(qū)體溶液中加入雙錨基交聯(lián)劑，并混合攪拌至充分溶解，得到含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦。

9、一種鈣鈦礦太陽能模組，包括含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦，還包括透明導(dǎo)電氧化物襯底、無機p型半導(dǎo)體空穴傳輸層、電子傳輸層、阻擋層和電極層、有機封裝層和封蓋玻璃。

10、進一步地，所述無機p型半導(dǎo)體空穴傳輸層材料為氧化鎳或金屬摻雜氧化鎳。

11、進一步地，所述阻擋層為浴酮靈bcp或氧化錫。

12、進一步地，所述電極層為金屬電極，所述金屬電極為銀、金、銅、鉍、鉻或鎳中至少一種金屬電極的組合。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦及其制備方法，通過引入的雙錨基交聯(lián)劑分子減小了相鄰間隔鈣鈦礦層之間的范德華間隙，促進了準二維鈣鈦礦層間耦合，進而提高了鈣鈦礦薄膜的光、熱穩(wěn)定性；

14、雙錨基交聯(lián)劑分子中的羧基官能團(-cooh)可以錨定在氧化鎳表面，鈍化氧化鎳表面缺陷，錨定于氧化鎳表面的雙錨基交聯(lián)劑分子通過-nh2官能團與鈣鈦礦pb-i框架形成氫鍵或靜電相互作用，在涂布準二維鈣鈦礦薄膜的過程中，誘導(dǎo)具有高純相的低維鈣鈦礦的垂直取向生長，改善了載流子傳輸性能；增加了鈣鈦礦太陽能模組的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦，其特征在于，所述含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦的原料包括：雙錨基交聯(lián)劑、鈣鈦礦體系和前驅(qū)體溶液。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦，其特征在于，所述雙錨基交聯(lián)劑包括4-(氨甲基)苯甲酸、3-(氨甲基)苯甲酸、2-(氨甲基)苯甲酸、4-(氨甲基)苯磺酸、3-(氨甲基)苯磺酸或2-(氨甲基)苯磺酸中至少一種交聯(lián)劑的組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦，其特征在于，所述鈣鈦礦體系為ba2(fa0.85cs0.15)n-1pbni?3n+1(n＝正整數(shù))或ba2fan-1pbn?i?3n+1(n＝正整數(shù))。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦，其特征在于，所述前驅(qū)體溶液為1.0mmol鈣鈦礦體系溶于1m?l混合溶劑體系中制備而成，所述混合溶劑體系混合比例為dmf：nmp：2-me＝7：3-x：x(0≤x≤3)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦及其制備方法，其特征在于，所述雙錨基交聯(lián)劑的含量相對于前驅(qū)體溶液中pbi?2的摩爾百分比為1％～4％。

6.一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

7.一種鈣鈦礦太陽能模組，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-5任一所述的含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦，還包括透明導(dǎo)電氧化物襯底、無機p型半導(dǎo)體空穴傳輸層、電子傳輸層、阻擋層和電極層、有機封裝層和封蓋玻璃。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鈣鈦礦太陽能模組，其特征在于，所述無機p型半導(dǎo)體空穴傳輸層材料為氧化鎳或金屬摻雜氧化鎳。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鈣鈦礦太陽能模組，其特征在于，所述阻擋層為浴酮靈bcp或氧化錫。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鈣鈦礦太陽能模組，其特征在于，所述電極層為金屬電極，所述金屬電極為銀、金、銅、鉍、鉻或鎳中至少一種金屬電極的組合。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦及其制備方法，涉及鈣鈦礦電池材料領(lǐng)域，所述含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦的原料包括：雙錨基交聯(lián)劑、鈣鈦礦體系和前驅(qū)體溶液；該含雙錨基交聯(lián)劑的準二維鈣鈦礦及其制備方法，通過引入的雙錨基交聯(lián)劑分子減小了相鄰間隔鈣鈦礦層之間的范德華間隙，促進準二維鈣鈦礦層間耦合，進而提高鈣鈦礦薄膜的光、熱穩(wěn)定性；雙錨基交聯(lián)劑分子中的羧基官能團可以錨定在氧化鎳表面，鈍化氧化鎳表面缺陷，通過?NH<subgt;2</subgt;官能團與鈣鈦礦Pb?I框架形成氫鍵或靜電相互作用，在涂布準二維鈣鈦礦薄膜的過程中，誘導(dǎo)具有高純相的低維鈣鈦礦的垂直取向生長，改善了載流子傳輸性能，增加鈣鈦礦太陽能模組的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉宗豪,陳煒,劉曉璇,任福夢
受保護的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6