CN105826078A - 薄带状纳米镍及其制备方法和应用 - Google Patents

薄带状纳米镍及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种薄带状纳米镍及其制备方法和应用。本发明纳米镍由以下摩尔比原料：氯化镍:酒石酸钠:氢氧化钠:十二烷基苯磺酸钠:水:次亚磷酸钠＝1ⅹ10‑3～60ⅹ10‑3:0.1～1:2～7:12ⅹ10‑3～18ⅹ10‑3:2.5～4:0.2～0.6，混合后制备而成。本发明通过将薄带状纳米镍作为钙钛矿层与空穴传输层的夹层结构，来提高钙钛矿太阳能电池的效率。由于薄带状纳米镍具有高比表面积及一定的厚度，为旋涂在其上层的spiro‑OMeTAD提供了良好的空穴收集通道，再结合Ni的高导电性，快速传递到背电极，有助于缩短空穴传输距离，减少电子空穴复合几率，实现了空穴的高效传输。

Description

薄带状纳米镍及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种提高钙钛矿太阳能电池空穴传输能力的方法，特别是涉及一种薄带状纳米镍及其制备方法和应用。
背景技术
21世纪人类可持续发展面临的两大挑战就是能源问题和环境问题。化石能源日益消耗，为了满足日益增长的能源需求，大力开发新型可再生能源势在必行，太阳能已然成为最有希望的可再生能源之一。太阳能具有清洁、廉价、可再生等优点，因此高效快捷地利用、转化和存储太阳能是人们努力的目标。由此，太阳能电池也扮演着越来越重要的角色，而占主体地位的硅太阳能电池成本较高，国内市场狭小，95％以上出口国外，并且在高纯硅料生产、硅锭熔炼、硅片切割等过程中耗能高、污染严重。因此，开发生产工艺环保、成本低廉的高效太阳能电池成为业界的共识。由于成本低、质轻且能在柔性衬底集成等优势，近两年有机/无机共混卤化物钙钛矿太阳能电池成为光伏电池研究的热点方向。钙钛矿太阳能电池基本组成为：透明导电基板、n型电子传输层、钙钛矿结构的光子吸收层(光敏层)、阻挡电子的p型空穴传输层和背电极。基本原理是：光敏层吸收光子能量，产生电子－空穴对，电子快速注入到n型电子传输层的导带，然后传递到导电基板，再经外电路传递到背电极，与此同时，空穴经p型空穴传输层传递到背电极，构成完整的电荷传输回路。在多数高性能钙钛矿太阳能电池中，p型有机小分子2，2'，7，7'-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9'-螺二芴(spiro-OMeTAD)常被用作空穴传输层。但是spiro-OMeTAD仍有许多缺陷，例如spiro-OMeTAD中因N原子的sp3杂化形成显著的三棱锥结构，进而产生大的分子间距，致使导电能力下降和空穴迁移率降低。后来通过掺杂4-叔丁基吡啶(TBP)和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)，使得电池效率有所提高。但其效率还并不能让人满意。
基于上述问题，为了实现钙钛矿太阳能电池的商品化尽早服务于社会，寻找一种能提高spiro-OMeTAD电导率及空穴传输能力的传输材料，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种薄带状纳米镍，该薄带状纳米镍能够提高钙钛矿太阳能电池的效率。
本发明纳米镍，由以下摩尔比原料：氯化镍:酒石酸钠:氢氧化钠:十二烷基苯磺酸钠:水:次亚磷酸钠＝1ⅹ10-3～60ⅹ10-3:0.1～1:2～7:12ⅹ10-3～18ⅹ10-3:2.5～4:0.2～0.6，混合后制备而成。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述纳米镍，优选由以下摩尔比原料：氯化镍:酒石酸钠:氢氧化钠:十二烷基苯磺酸钠:水:次亚磷酸钠＝20ⅹ10-3～60ⅹ10-3:0.5～1:4～6:14ⅹ10-3～16ⅹ10-3:2.5～3:0.3～0.5，混合后制备而成。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述纳米镍，优选由以下摩尔比原料：氯化镍:酒石酸钠:氢氧化钠:十二烷基苯磺酸钠:水:次亚磷酸钠＝50ⅹ10-3:0.75:5:15ⅹ10-3:2.8:0.4，混合后制备而成。
上述所述纳米镍，其中所述纳米镍的形状为薄带型，其厚度为50～200nm；优选厚度为100～200nm。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种纳米镍的制备方法。
上述所述纳米镍的制备方法，由以下步骤制备而成：
a、原料准备：按照制备纳米镍原料摩尔比，取氯化镍、酒石酸钠、氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠、次亚磷酸钠和水；
b、将a步骤取好的氯化镍溶于水中，边搅拌边超声8～12min；
c、加入a步骤取好的酒石酸钠，边搅拌边超声8～12min；
d、加入a步骤取好的氢氧化钠，边搅拌边超声8～12min；
e、加入a步骤取好的十二烷基苯磺酸钠，边搅拌边超声18～22min；
f、加入a步骤取好的次亚磷酸钠，边搅拌边超声8～12min，得混合液；
g、将f步骤得到的混合液在90～250℃、0.1～1Mpa下反应22～36h，过滤，得黑色蓬松固体；
h、将g步骤得到的黑色蓬松固体用蒸馏水和无水乙醇反复清洗，直至溶液Ph值为7，即得薄带状纳米镍。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述纳米镍的制备方法，其中所述b、c、d、f步骤中边搅拌边超声时间分别为10min，e步骤中边搅拌边超声时间为20min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述纳米镍的制备方法，其中g步骤中混合液优选在110℃、0.5MPa下反应24h。
本发明还提供一种薄带状纳米镍在钙钛矿太阳能电池中的应用。
上述所述薄带状纳米镍在钙钛矿太阳能电池中的应用，包括以下步骤：
Ⅰ、将上述所述方法制备得到的薄带状纳米镍溶于无水乙醇中，离心15～25min，取沉淀；
Ⅱ、将步骤Ⅰ得到的沉淀溶于氯苯中，超声10～20min，得混合溶液；其中，按照摩尔体积比，薄带状纳米镍中的Ni2+:氯苯＝1ⅹ10-3～60ⅹ10-3:0.1～10mol/mL；
Ⅲ、取步骤Ⅱ得到的混合溶液，涂于钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层基片上，得厚度为50～200nm的薄带状纳米镍层；
Ⅳ、再在步骤Ⅲ制备的薄带状纳米镍层上涂掺杂有Li盐及TBP的spiro-OMeTAD的空穴传输层，即得；其中，所述空穴传输层的厚度为70～200nm。
上述所述薄带状纳米镍层在钙钛矿太阳能电池中的应用，其中步骤Ⅲ中将混合溶液以1000～4000r/min的转速旋涂于钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层基片上。
上述所述薄带状纳米镍层在钙钛矿太阳能电池中的应用，其中步骤Ⅳ中将掺杂有Li盐及TBP的spiro-OMeTAD的空穴传输层以4000r/40s的速率旋涂于步骤Ⅲ制备的薄带状纳米镍层上。
本发明通过将薄带状纳米镍作为钙钛矿层与空穴传输层的夹层结构，来提高钙钛矿太阳能电池的效率。由于薄带状纳米镍具有高比表面积及一定的厚度，为旋涂在其上层的spiro-OMeTAD提供了良好的空穴收集通道，再结合Ni的高导电性，快速传递到背电极，有助于缩短空穴传输距离，减少电子空穴复合几率，实现了空穴的高效传输。本发明的重点是研究薄带状纳米Ni对电池内部电荷传输及光电性能的影响机制，对于认识钙钛矿太阳能电池内部电荷输运机制具有重要的科学意义。
附图说明
图1为本发明实施例1制得薄带状纳米镍的XRD图；
图2为本发明实施例1制得薄带状纳米镍的SEM图；
图3为本发明实施例1制得的整个电池的光电性能测试结果示意图；
图4为本发明实施例2制得的整个电池的光电性能测试结果示意图；
图5为本发明实施例3制得的整个电池的光电性能测试结果示意图。
具体实施方式
本发明纳米镍，由以下摩尔比原料：氯化镍:酒石酸钠:氢氧化钠:十二烷基苯磺酸钠:水:次亚磷酸钠＝1ⅹ10-3～60ⅹ10-3:0.1～1:2～7:12ⅹ10-3～18ⅹ10-3:2.5～4:0.2～0.6，混合后制备而成。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述纳米镍，优选由以下摩尔比原料：氯化镍:酒石酸钠:氢氧化钠:十二烷基苯磺酸钠:水:次亚磷酸钠＝20ⅹ10-3～60ⅹ10-3:0.5～1:4～6:14ⅹ10-3～16ⅹ10-3:2.5～3:0.3～0.5，混合后制备而成。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述纳米镍，由以下摩尔比原料：氯化镍:酒石酸钠:氢氧化钠:十二烷基苯磺酸钠:水:次亚磷酸钠＝50ⅹ10-3:0.75:5:15ⅹ10-3:2.8:0.4，混合后制备而成。
上述所述纳米镍，其中所述纳米镍的形状为薄带型，其厚度为50～200nm；优选厚度为100～200nm。
其中，试剂氯化镍采用六水氯化镍(NiCl2·6H2O)，水为去离子水，次亚磷酸钠为一水次亚磷酸钠(NaH2PO2·H2O)。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种纳米镍的制备方法。
上述所述纳米镍的制备方法，可以通过以下步骤制备而成：
a、原料准备：按照制备纳米镍原料摩尔比，取氯化镍、酒石酸钠、氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠、次亚磷酸钠和水；
b、将a步骤取好的氯化镍溶于水中，边搅拌边超声8～12min；
c、加入a步骤取好的酒石酸钠，边搅拌边超声8～12min；
d、加入a步骤取好的氢氧化钠，边搅拌边超声8～12min；
e、加入a步骤取好的十二烷基苯磺酸钠，边搅拌边超声18～22min；
f、加入a步骤取好的次亚磷酸钠，边搅拌边超声8～12min，得混合液；
g、将f步骤得到的混合液放入以聚四氟乙烯为内衬的高压釜中，在90～250℃、0.1～1Mpa下反应22～36h，过滤，得黑色蓬松固体；
h、将g步骤得到的黑色蓬松固体用蒸馏水和无水乙醇反复清洗，去除其中的碱和表面活性剂，直至溶液Ph值为7，即得薄带状纳米镍；得到的薄带状纳米镍溶解在1～50mL无水乙醇中保存备用。
上述所述薄带状纳米镍也可以通过将各原料简单混合后制备而成，经过简单混合和经过上述a～h步骤制备的原理是一样，最终得到的薄带状纳米镍也是一样的，只是用简单混合的方式制备薄带状纳米镍，混合搅拌时间更长，物质分散不均匀；而按照一定顺序加入各原料，分别搅拌并超声混合后得到的薄带状纳米镍更加均匀。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述纳米镍的制备方法，其中所述b、c、d、f步骤中边搅拌边超声时间分别优选为10min，e步骤中边搅拌边超声时间优选为20min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述纳米镍的制备方法，其中g步骤中混合液优选在110℃、0.5MPa下反应24h。
本发明还提供一种纳米镍在钙钛矿太阳能电池中的应用，解决了钙钛矿太阳能电池效率较低的问题。
上述所述薄带状纳米镍在钙钛矿太阳能电池中的应用，包括以下步骤：
Ⅰ、将上述所述方法制备得到的薄带状纳米镍溶于无水乙醇中，离心15～25min，取下层沉淀；
Ⅱ、将步骤Ⅰ得到的沉淀溶于氯苯中，超声10～20min，得混合溶液；其中，按照摩尔体积比，薄带状纳米镍中的Ni2+:氯苯＝1ⅹ10-3～60ⅹ10-3:0.1～10mol/mL；
Ⅲ、取步骤Ⅱ得到的混合溶液，涂于依次为致密层二氧化钛、介孔层二氧化钛、钙钛矿层基片上(或不含介孔层二氧化钛的平板结构)，得到厚度为50～200nm的薄带状纳米镍层；
Ⅳ、再在步骤Ⅲ制备得的薄带状纳米镍层上涂掺杂有Li盐及TBP的spiro-OMeTAD的空穴传输层，得到完整的钙钛矿太阳能电池；其中，所述空穴传输层的厚度为70～200nm。
上述所述薄带状纳米镍在钙钛矿太阳能电池中的应用，其中步骤Ⅲ中将混合溶液以1000～4000r/min的转速旋涂于钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层基片上。
上述所述薄带状纳米镍在钙钛矿太阳能电池中的应用，其中步骤Ⅳ中将掺杂有Li盐及TBP的spiro-OMeTAD的空穴传输层以4000r/40s的速率旋涂于步骤Ⅲ制备的薄带状纳米镍层上。
电子工业中，基片垂直于自身表面的轴旋转，同时把液态涂覆材料均匀涂覆在基片上的工艺，称为旋转涂抹法，简称旋涂。
本发明Spiro-OMeTAD的空穴传输层中摻杂的Li盐优选为双三氟甲烷磺酰亚胺锂，TBP为四叔丁基吡啶。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
一、薄带状纳米镍的制备
薄带状纳米镍的具体制作方法：称取50mmol氯化镍溶解于50mL去离子水中，边搅拌边超声10min，使氯化镍充分溶解，再加入0.75mol酒石酸钠，搅拌并超声10min，再称取5mol氢氧化钠加入混合物中，边搅拌边超声10min；再加入15mmol十二烷基苯磺酸钠，搅拌并超声20min，再加入0.4mol次亚磷酸钠，搅拌并超声10min，最后将混合物放入100mL以聚四氟乙烯为内衬的高压釜，在110℃，0.5MPa压力下反应24h。得到黑色蓬松的固体产品，过滤，用蒸馏水洗净和无水乙醇多次(去除其中的碱和表面活性剂)，直至溶液Ph值为7为止。最后得到薄带状纳米镍，通过图1的XRD可知得到的物质为镍，从图2的SEM图可知得到的为薄带状纳米镍。
将制备好的薄带状纳米镍溶解于10mL无水乙醇中，取出1mL～10mL离心20min。将上层清液倒掉，再加入5mL氯苯，得到薄带状纳米镍氯苯的混合溶液，超声15min后备用。
二、薄带状纳米镍用于介孔钙钛矿太阳能电池中
介孔钙钛矿太阳能电池的具体制备步骤如下：
步骤1、采用水热合成法制合成锐钛矿型的二氧化钛纳米颗粒，其制备过程如下：以钛酸四异丙酯[Ti(i-OC3H7)4]、硝酸(HNO3)、冰乙酸(CH3COOH)和去离子水(H2O)为原料，控制Ti(i-OC3H7)4、HNO3、CH3COOH和H2O的摩尔比为1:2.8:1:76；首先将[Ti(i-OC3H7)4]与CH3COOH混合搅拌15min，再边搅拌边缓慢加入去离子水，搅拌60min后再加入HNO3；然后将反应体系加热至80℃并转入高压釜中，在100～300℃的温度和0～330Mpa的压力条件下水热反应，得到二氧化钛溶胶；最后将二氧化钛溶胶经真空除水处理后加入乙基纤维素及松油醇调节粘度，在45℃下旋蒸得到粘稠状二氧化钛胶体；
步骤2、将掺氟的SnO2导电玻璃(FTO)依次用洗涤剂、去离子水、无水乙醇、丙酮、异丙醇清洗干净。然后将钛酸四异丙酯溶于乙醇中，用旋涂的方式在洗净的FTO玻璃上旋涂后，500℃热处理30min得到厚度约为30nm的致密二氧化钛层；
步骤3、将步骤1得到的二氧化钛胶体按与无水乙醇1:3.5的体积比例稀释，按转速4000r，时间60s旋涂到步骤2得到的基片上，形成200～600nm厚的多孔二氧化钛薄膜，500℃下热处理30min；
步骤4、通过两步法制备CH3NH3PbI3：将PbI2溶解于,N-N二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，得到浓度为1.2mol/L的混合溶液，以5000r/min旋涂到多孔二氧化钛层上；将CH3NH3I溶解于异丙醇溶液中，得到浓度为10mg/mL的CH3NH3I、异丙醇混合溶液，将旋涂好的PbI2的多孔二氧化钛膜浸入CH3NH3I异丙醇混合溶液中，碘化铅转化为CH3NH3PbI3，最后在100℃下热处理30min；
步骤5、将步骤一制备的薄带状纳米镍氯苯混合溶液取出10～100uL以1000～4000r/min转速旋涂于钙钛矿层之上，所制得的薄带状纳米镍厚度为50～200nm；
步骤6、配制掺杂有锂盐及TBP的spiro-OMeTAD氯苯溶液配成的空穴传输材料，并超声分散均匀；然后按转速为4000r，时间为40s，旋涂在步骤5所得到的薄带状纳米镍膜上，所制作的空穴传输层的厚度为70～200nm；
步骤7、称取0.03g纯度为99.999％的金丝，通过真空热蒸发的方式沉积在空穴传输层上，沉积金电极的为厚度100nm。
对该电池进行光电性能测试，其测试结果如图3中A曲线所示，B曲线为对比实验电池(不旋涂薄带状纳米镍，其余实验条件完全相同)性能测试曲线，可计算出短路电流密度19.52mA/cm2，开路电压为0.958V，填充因子为66，光电转化效率为12.2％；A曲线为应用了本发明中所述的薄带状纳米镍作为钙钛矿层与空穴传输层的夹层，测试钙钛矿太阳能电池的光电性能测试曲线，可计算出短路电流密度22.8mA/cm2，开路电压为0.95V，填充因子为70.4，光电转化效率为15.1％，相对于对比实验提高了19％。
实施例2
一、薄带状纳米镍的制备
薄带状纳米镍的具体制作方法：称取30mmol氯化镍溶解于50mL去离子水中，边搅拌边超声10min，使氯化镍充分溶解，再加入0.8mol酒石酸钠，搅拌并超声10min，再称取4mol氢氧化钠加入混合物中，边搅拌边超声10min；再加入12mmol十二烷基苯磺酸钠，搅拌并超声20min，再加入0.8mol次磷酸钠，搅拌并超声10min，最后将混合物放入100mL以聚四氟乙烯为内衬的高压釜，在100℃，0.8MPa压力下反应36h。得到黑色蓬松的固体产品，过滤，用蒸馏水洗净和无水乙醇多次(去除其中的碱和表面活性剂)，直至溶液Ph值为7为止。
将制备好的薄带状纳米镍溶解于10mL无水乙醇中，取出1mL～10mL离心20min。将上层清液倒掉，再加入10mL氯苯，得到薄带状纳米镍氯苯的混合溶液，超声15min后备用。
二、薄带状纳米镍用于平板钙钛矿太阳能电池中
平板钙钛矿太阳能电池的具体制备步骤如下：
步骤1、将掺氟的SnO2导电玻璃(FTO)依次用洗涤剂、去离子水、无水乙醇、丙酮、异丙醇清洗干净。然后将钛酸四异丙酯溶于乙醇中，用旋涂的方式在洗净的FTO玻璃上旋涂后，500℃热处理30分钟得到厚度约为30nm的致密二氧化钛层；
步骤2、通过两步法制备CH3NH3PbI3：将PbI2溶解于N-N二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，得到浓度为1.2mol/L的混合溶液，以5000r/min旋涂到多孔二氧化钛层上；将CH3NH3I溶解于异丙醇溶液中，得到浓度为10mg/mL的CH3NH3I异丙醇混合溶液，将旋涂好的PbI2的多孔二氧化钛膜浸入CH3NH3I、异丙醇混合溶液中，碘化铅转化为CH3NH3PbI3，最后在100℃下热处理30min；
步骤3、将步骤一制备得到的薄带状纳米镍氯苯混合溶液取出10～100uL以1000～4000r/min转速旋涂于钙钛矿层之上，所制得的薄带状纳米镍厚度为50～200nm；
步骤4、配制掺杂有锂盐及TBP的spiro-OMeTAD氯苯溶液配成的空穴传输材料，并超声分散均匀；然后按转速为4000r，时间为40s，旋涂在步骤5所得到的薄带状纳米镍膜上，所制作的空穴传输层的厚度为70～200nm；
步骤5、称取0.03g纯度为99.999％的金丝，通过真空热蒸发的方式沉积在空穴传输层上，沉积金电极的为厚度100nm。
对该电池进行光电性能测试，其测试结果如图4中A曲线所示，B曲线为对比实验电池(不旋涂薄带状纳米镍，其余实验条件完全相同)性能测试曲线，可计算出短路电流密度18.39mA/cm2，开路电压为0.927V，填充因子为69，光电转化效率为11.83％；A曲线为应用了本发明中所述的薄带状纳米镍作为钙钛矿层与空穴传输层的夹层，测试钙钛矿太阳能电池的光电性能测试曲线，可计算出短路电流密度20.21mA/cm2，开路电压为0.96V，填充因子为72，光电转化效率为13.96％，相对于对比实验提高了15％。
实施例3将普通颗粒状纳米镍与薄带状纳米镍应用于介孔钙钛矿电池
一、普通颗粒状纳米镍的制备
普通纳米镍颗粒具体制作方法：称取50mmol氯化镍溶解于50mL去离子水中，边搅拌边超声10min，使氯化镍充分溶解，再加入0.75mol酒石酸钠，搅拌并超声10min，再称取5mol氢氧化钠加入混合物中，边搅拌边超声10min；再加入15mmol十二烷基苯磺酸钠，搅拌并超声20min，再加入0.4mol次亚磷酸钠，搅拌并超声10min，最后将混合物放入100mL以聚四氟乙烯为内衬的高压釜，在110℃，0.5MPa压力下反应12h，得到黑色蓬松的固体产品，过滤，用蒸馏水洗净和无水乙醇多次(去除其中的碱和表面活性剂)，直至溶液Ph值为7为止，最后得到颗粒状纳米镍。
将制备好的颗粒状纳米镍溶解于10mL无水乙醇中，取出1mL～10mL离心20min。将上层清液倒掉，再加入5mL氯苯，得到颗粒状纳米镍氯苯的混合溶液，超声15min后备用。
二、普通颗粒状纳米镍用于介孔钙钛矿太阳能电池中
步骤1、采用水热合成法制合成锐钛矿型的二氧化钛纳米颗粒，其制备过程如下：以钛酸四异丙酯[Ti(i-OC3H7)4]、硝酸(HNO3)、冰乙酸(CH3COOH)和去离子水(H2O)为原料，控制Ti(i-OC3H7)4、HNO3、CH3COOH和H2O的摩尔比为1:2.8:1:76；首先将[Ti(i-OC3H7)4]与CH3COOH混合搅拌15min，再边搅拌边缓慢加入去离子水，搅拌60min后再加入HNO3；然后将反应体系加热至80℃并转入高压釜中，在100～300℃的温度和0～330Mpa的压力条件下水热反应，得到二氧化钛溶胶；最后将二氧化钛溶胶经真空除水处理后加入乙基纤维素及松油醇调节粘度，在45℃下旋蒸得到粘稠状二氧化钛胶体；
步骤2、将掺氟的SnO2导电玻璃(FTO)依次用洗涤剂、去离子水、无水乙醇、丙酮、异丙醇清洗干净。然后将钛酸四异丙酯溶于乙醇中，用旋涂的方式在洗净的FTO玻璃上旋涂后，500℃热处理30min得到厚度约为30nm的致密二氧化钛层；
步骤3、将步骤1得到的二氧化钛胶体按与无水乙醇1:3.5的体积比例稀释，按转速4000r，时间60s旋涂到步骤2得到的基片上，形成200～600nm厚的多孔二氧化钛薄膜，500℃下热处理30min；
步骤4、通过两步法制备CH3NH3PbI3：将PbI2溶解于,N-N二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，得到浓度为1.2mol/L的混合溶液，以5000r/min旋涂到多孔二氧化钛层上；将CH3NH3I溶解于异丙醇溶液中，得到浓度为10mg/mL的CH3NH3I异丙醇混合溶液，将旋涂好的PbI2的多孔二氧化钛膜浸入CH3NH3I、异丙醇混合溶液中，碘化铅转化为CH3NH3PbI3，最后在100℃下热处理30min；
步骤5、将步骤一制备的普通颗粒状纳米镍氯苯混合溶液取出10～100uL以1000～4000r/min转速旋涂于钙钛矿层之上，所制得的薄带状纳米镍厚度为50～200nm；
步骤6、配制掺杂有锂盐及TBP的spiro-OMeTAD氯苯溶液配成的空穴传输材料，并超声分散均匀；然后按转速为4000r，时间为40s，旋涂在步骤5所得到的薄带状纳米镍膜上，所制作的空穴传输层的厚度为70～200nm；
步骤7、称取0.03g纯度为99.999％的金丝，通过真空热蒸发的方式沉积在空穴传输层上，沉积金电极的为厚度100nm。
对该电池进行光电性能测试，其测试结果如图5中D曲线所示，C曲线为对比实验电池(旋涂薄带状纳米镍，其余实验条件完全相同)性能测试曲线，可计算出D曲线短路电流密度15.67mA/cm2，开路电压为0.893V，填充因子为68，光电转化效率为9.49％；C曲线为应用了本发明中所述的薄带状纳米镍作为钙钛矿层与空穴传输层的夹层，测试钙钛矿太阳能电池的光电性能测试曲线，可计算出短路电流密度20.21mA/cm2，开路电压为1.01V，填充因子为72，光电转化效率为14.69％，相对于镍纳米颗粒光电转换效率有显著提升。

Claims (10)

1.纳米镍，其特征在于由以下摩尔比原料：氯化镍:酒石酸钠:氢氧化钠:十二烷基苯磺酸钠:水:次亚磷酸钠＝1ⅹ10-3～60ⅹ10-3:0.1～1:2～7:12ⅹ10-3～18ⅹ10-3:2.5～4:0.2～0.6，混合后制备而成。
2.根据权利要求1所述纳米镍，其特征在于由以下摩尔比原料：氯化镍:酒石酸钠:氢氧化钠:十二烷基苯磺酸钠:水:次亚磷酸钠＝20ⅹ10-3～60ⅹ10-3:0.5～1:4～6:14ⅹ10-3～16ⅹ10-3:2.5～3:0.3～0.5，混合后制备而成；优选由以下摩尔比原料：氯化镍:酒石酸钠:氢氧化钠:十二烷基苯磺酸钠:水:次亚磷酸钠＝50ⅹ10-3:0.75:5:15ⅹ10-3:2.8:0.4，混合后制备而成。
3.根据权利要求1或2所述纳米镍，其特征在于：所述纳米镍的形状为薄带型，其厚度为50～300nm；优选厚度为100～200nm。
4.权利要求1～3任一项所述纳米镍的制备方法，其特征在于：由以下步骤制备而成：
a、原料准备：按照制备纳米镍原料摩尔比，取氯化镍、酒石酸钠、氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠、次亚磷酸钠和水；
b、将a步骤取好的氯化镍溶于水中，边搅拌边超声8～12min；
c、加入a步骤取好的酒石酸钠，边搅拌边超声8～12min；
d、加入a步骤取好的氢氧化钠，边搅拌边超声8～12min；
e、加入a步骤取好的十二烷基苯磺酸钠，边搅拌边超声18～22min；
f、加入a步骤取好的次二磷酸钠，边搅拌边超声8～12min，得混合液；
g、将f步骤得到的混合液在90～250℃，0.1～1Mpa下反应24～36h，过滤，得黑色蓬松固体；
h、将g步骤得到的黑色蓬松固体用蒸馏水和无水乙醇反复清洗，直至溶液Ph值为7，即得薄带状纳米镍。
5.根据权利要求4所述纳米镍的制备方法，其特征在于：所述b、c、d、f步骤中边搅拌边超声时间分别为10min，e步骤中边搅拌边超声时间为20min。
6.根据权利要求4所述纳米镍的制备方法，其特征在于：g步骤中混合液在110℃、0.5MPa下反应24h。
7.权利要求1～3任一项所述纳米镍在钙钛矿太阳能电池中的应用。
8.根据权利要求7所述应用，其特征在于：包括以下步骤：
Ⅰ、将权利要求1～4任一项所述方法制备得到的薄带状纳米镍溶于无水乙醇中，离心15～25min，取沉淀；
Ⅱ、将步骤Ⅰ得到的沉淀溶于氯苯中，超声10～20min，得混合溶液；其中，按照摩尔体积比，薄带状纳米镍中的Ni2+:氯苯＝1ⅹ10-3～60ⅹ10-3:0.1～10mol/mL；
Ⅲ、取步骤Ⅱ得到的混合溶液，涂于钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层基片上，得厚度为50～300nm的薄带状纳米镍层；
Ⅳ、再在步骤Ⅲ制备的薄带状纳米镍层上涂掺杂有Li盐及TBP的spiro-OMeTAD的空穴传输层，即得；其中，所述空穴传输层的厚度为70～200nm。
9.根据权利要求8所述应用，其特征在于：步骤Ⅲ中将混合溶液以1000～4000r/min的转速旋涂于钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层基片上。
10.根据权利要求8所述应用，其特征在于：步骤Ⅳ中将掺杂有Li盐及TBP的spiro-OMeTAD的空穴传输层以4000r/40s的速率旋涂于步骤Ⅲ制备的薄带状纳米镍层上。
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