CN106588956A - 一种光电功能材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光电功能材料及其应用，属于太阳能电池制备技术领域。本发明的光电功能材料的化学式为ABX3；其中，所述A为苯胺离子C6H4NH2 +、咪唑离子C3H3N2 +、吡啶离子C5H4N+、苯甲基C6H4CH3 +中的至少一种，B为Cu2+、Ni2+、Fe2+、Co2+中的至少一种；X为F‑、Cl‑、Br‑、I‑、BF4 ‑、PF6 ‑中的至少一种。所述光电功能材料可用于制造太阳能电池的光吸收层；所述太阳能电池的光吸收层的上表面自下而上依次设有空穴传输层和对电极，所述光吸收层的下表面自上而下依次设有介孔支架层、电子传输层和基底。本发明的太阳能电池可以避免铅对环境、人类及动物的危害，具有良好光学吸收和光电转化效率，同时具有良好的耐湿、耐分解的特性。

Description

一种光电功能材料及其应用
技术领域
本发明属于太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种光电功能材料、含有该光电功能材料的光吸收层与含有该光吸收层的太阳能电池。
背景技术
钙钛矿型太阳能电池代表着19世纪70年代以来光伏技术领域最有意义的突破，也是近几年国内外各科研单位及企业的研究热点。自2009年首次以3.8％的光电转化效率出现后，其效率在随后短短六年里以前所未有的速度不断攀升至最高效率22％。钙钛矿型太阳能电池是以具有钙钛矿晶体结构的有机无机杂化金属卤化物CH3NH3PbX3(X＝I、Br、Cl)为光吸收层的一类新型太阳能电池，其具有光电转化效率高、制备工艺和设备简单低廉、可利用丝网印刷工艺实现工业化生产等优点。
尽管基于金属有机卤化铅(CH3NH3PbX3)吸光材料的钙钛矿太阳能电池具有相当高的光电转化效率，但是仍然存在以下不足：第一，目前广泛采用的钙钛矿吸光材料CH3NH3PbX3中含有有毒可致癌重金属铅，一旦分解后会渗透到土壤中从而对环境和人类及动物健康造成极大的威胁，同时阻碍着钙钛矿太阳能电池的商业化发展；第二，金属有机卤化铅对湿度敏感，一定的空气湿度会使钙钛矿材料分解从而使器件性能急剧衰减，这将严重影响太阳能电池的使用寿命；第三，金属有机卤化铅的热稳定性较差，难以承受实际环境中可达到的85℃而分解，这大大限制了该电池的使用区域范围；第四，高质量金属有机卤化铅薄膜的制备一般需要在价值十几万人民币的手套箱中完成，大幅增加了设备的成本。
为此，科研人员采用铅同族元素Sn或Ge来代替铅，并获得了相应的有机无机杂化钙钛矿材料，但是该种材料光吸收率低且稳定性差。申请号为201510369063.9、申请日为2015年6月29日的中国发明专利“一种有机/无机杂化锡铅混合钙钛矿材料及其制备方法”，公开了使用固体溴化亚铅、固体溴化亚锡作为原材料，混匀、脉冲电磁场处理后采用旋涂法制备有机无机杂化锡铅钛矿薄膜；该发明可以降低铅元素含量，以减少对环境的污染；但是其对环境的污染、对湿度敏感和稳定性较差等问题依然存在。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种光电功能材料及其应用，通过研发出一种新型光电功能材料，并将其运用到太阳能电池制备中，可以避免铅对环境、人类及动物的危害，同时具有良好的耐湿和耐分解特性。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种光电功能材料，其化学式为ABX3；其中，所述A为C6H4NH2 +、C3H3N2 +、C5H4N+、C6H4CH3 +中的至少一种；
所述B为Cu2+、Ni2+、Fe2+、Co2+中的至少一种；
所述X为F-、Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -中的至少一种。
上述A离子为疏水型，因而该光电功能材料具有较好的耐湿性，在一定的空气湿度环境下不容易分解，可以满足市场化对器件的湿度稳定性的要求。
作为上述方案地改进，所述C6H4NH2 +的结构式为：
中的至少一种，
所述C3H3N2 +的结构式为：
所述C5H4N+的结构式为：
中的至少一种，
所述C6H4CH3 +的结构式为：
中的至少一种。
作为上述方案地改进，所述光电功能材料为C6H4NH2CuBr2I、C6H4NH2CuBr3-nFn、C6H4NH2NiI3、C3H3N2CuBr2I、C3H3N2CuBr3-nFn、C3H3N2NiI3中的至少一种，所述0≤n≤3。
作为上述方案进一步地改进，所述C6H4NH2CuBr2I为三维非层状钙钛矿晶体结构。
另外，本发明还提供光电功能材料的制备方法，所述光电功能材料的制备方法为：称量等摩尔比的BX2和AX，混合于玛瑙研钵中研磨30～60min后，在60～80℃保温晶化2～12h，形成相应的粉末晶体。
另外，本发明还提供所述光电功能材料在制备太阳能电池的光吸收层中的应用。
另外，本发明还提供一种太阳能电池的光吸收层，所述光吸收层由所述光电功能材料制备而成。
另外，本发明还提供一种太阳能电池，所述太能电池包括所述光吸收层。
作为上述方案地改进，所述光吸收层的上表面自下而上依次设有空穴传输层和对电极；所述光吸收层的下表面自上而下依次设有介孔支架层、电子传输层和基底。
作为上述方案进一步地改进，所述基底为镀有氟掺杂SnO2的透明导电玻璃(FTO透明导电玻璃)、镀有锡掺杂SnO2的透明导电玻璃(ITO透明导电玻璃)或镀有氧化铟锡的聚酯薄膜基片(PET柔性ITO导电薄膜基片)；所述电子传输层为致密TiO2层；所述介孔支架层的材料为TiO2、SnO2中的至少一种；所述空穴传输层为无机空穴传输层或有机空穴传输层，所述无机空穴传输层的材料为p型无机半导体，所述p型无机半导体为NiO、CuI、CuSCN、Cu2O中的至少一种，所述有机空穴传输层的材料包括聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)；所述对电极的材料为Au、Ag、Al、Cu、C和导电聚合物中的至少一种。
另外，本发明还提供太阳能电池的制备方法为，所述太阳能电池的制备方法为：
1)基底的预处理：对基底依次用去离子水、丙酮、乙醇分别超声清洗，氮气吹干，然后用紫外臭氧清洗机处理、去除残留的有机物；
2)电子传输层的制备：在预处理好的基底上制备电子传输层，并进行退火处理；
3)介孔支架层的制备：在电子传输层上制备介孔支架层，并进行退火处理；
4)光吸收层的制备：在介孔支架层上采用旋涂法制备光吸收层，并加热形成钙钛矿薄膜；
5)空穴传输层的制备：在光吸收层上采用旋涂法制备空穴传输层，并进行退火处理；
6)对电极的制备：在空穴传输层上制备对电极。
优选地，所述光吸收层是采用光电功能材料溶液进行制备的，光电功能材料溶液的溶剂为二甲基甲酰胺。分别称量BX2和AX，混合后装入玻璃小样瓶中，再加入DMF(二甲基甲酰胺)并磁力加热搅拌，配成ABX3溶液，或者直接用ABX3粉末晶体配成溶液，用于旋涂法制备ABX3吸光层薄膜。
本发明的有益效果在于：本发明研发出一种新型的光电功能材料，并将其运用到太阳能电池的光吸收层的制备中，所述光电功能材料是用二价铜、二价铁、二价镍、二价钴等取代有毒重金属铅元素，对人类及自然环境基本无危害；光电功能材料中引入了疏水型有机离子，因而材料具有较好的耐湿性，在一定的空气湿度环境下不容易分解，可以满足市场化对器件的湿度稳定性要求；光电功能材料在120℃附近才开始分解，足以满足实际环境中最高85℃的要求，具有热稳定性；光吸收层的制备不需要在手套箱中完成，从而大幅降低了设备的成本；同时，原料储存丰富且廉价。本发明的技术方案解决了上述技术难题，有着一定的产业化潜力。
附图说明
图1为本发明的太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明实施例1的太阳能电池的电流-电压曲线(J-V曲线)；
图3为本发明实施例1的光电功能材料(C6H4NH2CuBr2I)的X射线薄膜衍射图(XRD)；
图4为本发明实施例1的光电功能材料(C6H4NH2CuBr2I)的扫描电子显微形貌图(SEM)；
图5为本发明实施例1的光电功能材料(C6H4NH2CuBr2I)的紫外-可见吸收光谱图(UV-Vis)；
图6为本发明实施例1的光电功能材料(C6H4NH2CuBr2I)的紫外光电子能谱图(UPS)；
图7为本发明实施例1的光电功能材料(C6H4NH2CuBr2I)的导带价带能级示意图；
图8为本发明实施例1的光电功能材料(C6H4NH2CuBr2I)薄膜的疏水角测试结果及薄膜实物图；
图9为本发明实施例1的光电功能材料(C6H4NH2CuBr2I)冲水前后的X射线薄膜衍射图(XRD)；
图10本发明的实施例1光电功能材料(C6H4NH2CuBr2I)冲水前后的紫外-可见吸收光谱图(UV-Vis)。
图11本发明实施例1的光电功能材料(C6H4NH2CuBr2I)的热重测试曲线。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
1.太阳能电池的制备方法
实施例1
本实施例的一种光电功能材料，其为C6H4NH2CuBr2I晶体，该光电功能材料的制备方法为：
称量等摩尔比的CuBr2(Sigma-Aldrich，99.999％)和C6H6NI(2-碘苯胺，Aladdin，98％)，混合于玛瑙研钵中研磨40min后，在80℃保温晶化4h，形成黑色的C6H4NH2CuBr2I粉末晶体。
本实施例的一种太阳能电池的光吸收层，其以C6H4NH2CuBr2I晶体作为材料。
本实施例的太阳能电池，其包括基底1、电子传输层2、介孔支架层3、光吸收层4、空穴传输层5和对电极6，见图1；所述基底为FTO透明导电玻璃(FTO透明导电玻璃能耐高温)，电子传输层为TiO2致密层，介孔支架层的材料为TiO2，光吸收层的材料为苯胺基卤化铜晶体，空穴传输层的材料为NiO，对电极的材料为金。
本实施例的太阳能电池制备方法为：
1)基底的预处理：将刻蚀好的FTO透明导电玻璃依次用去离子水、丙酮、乙醇分别超声清洗15min，氮气吹干，然后用紫外臭氧清洗机处理30min以除去残留的有机物；
2)电子传输层的制备：在预处理好的基底上用旋涂法制备TiO2致密层(工艺参数为2500rpm，30s)，并在500℃进行退火处理(升温速率为5℃/min，保温时间为60min)；
3)介孔支架层的制备：将TiO2介孔浆料(NR30)旋涂在电子传输层上(工艺参数为3500rpm，60s)，并在500℃进行退火处理(升温速率为5℃/min，保温时间为60min)；
4)光吸收层的制备：以2.0mmol/mL的C6H4NH2CuBr2I溶液(DMF为溶剂)为材料，在介孔支架层上采用旋涂法制备苯胺基卤化铜钙钛矿光吸收层(工艺参数为2500rpm，60s)，并于75℃在热台上加热60min，加热结束后形成黑色的C6H4NH2CuBr2I钙钛矿薄膜；
5)空穴传输层的制备：以NiO纳米分散液为材料在光吸收层上旋涂制备氧化镍薄膜(工艺参数为3000rpm，30s)，并100℃退火30min；
6)对电极的制备：在空穴传输层上制备金电极。
此外，C6H4NH2CuBr2I溶液的配置方法为：分别称量2.0mmol CuBr2、2.0mmolC6H6NI，混合后装入玻璃小样瓶中，再加入1.0mL DMF并磁力加热搅拌15min，配成浓度为2.0mmol/mL的C6H4NH2CuBr2I溶液，或者直接用C6H4NH2CuBr2I粉末晶体配成溶液浓度为2mmol/mL，用于旋涂法制备C6H4NH2CuBr2I吸光层薄膜。
本实施例光电功能材料A(C6H4NH2 +)的结构式为：
实施例2
本实施例的一种光电功能材料，其为C6H4NH2NiI3晶体，该光电功能材料的制备方法为：
称量等摩尔比的NiI2(Sigma-Aldrich，99.999％)和C6H6NI(2-碘苯胺，Aladdin，98％)，混合于玛瑙研钵中研磨30min后，在60℃保温晶化2h，形成黑色的C6H4NH2NiI3粉末晶体。
本实施例的一种太阳能电池的光吸收层，其以C6H4NH2NiI3晶体作为材料。
本实施例的太阳能电池，其包括基底1、电子传输层2、介孔支架层3、光吸收层4、空穴传输层5和对电极6，见图1；所述基底为FTO透明导电玻璃，电子传输层为TiO2致密层，介孔支架层的材料为SnO2，空穴传输层的材料为CuI，对电极的材料为C。
本实施例的太阳能电池制备方法为参照实施例1。此外，C6H4NH2NiI3溶液的配置方法为：分别称量2.0mmol NiI2、2.0mmol C6H6NI，混合后装入玻璃小样瓶中，再加入1.0mLDMF并磁力加热搅拌15min，配成浓度为2.0mmol/mL的C6H4NH2NiI3溶液，或者直接用C6H4NH2NiI3粉末晶体配成溶液浓度为2mmol/mL，用于旋涂法制备C6H4NH2NiI3吸光层薄膜。
本实施例光电功能材料A(C6H4NH2 +)的结构式为：
实施例3
本实施的一种光电功能材料，其为C6H4NH2CuBr2.8F0.2晶体，该光电功能材料的制备方法为：
称量0.9mmol CuBr2、0.1mmol CuF2和1mmol C6H6NBr(4-溴苯胺，99％)，混合于玛瑙研钵中研磨60min后，在70℃保温晶化12h，形成黑色的C6H4NH2CuBr2.8F0.2粉末晶体。
本实施例的一种太阳能电池的光吸收层，其以C6H4NH2CuBr2.8F0.2晶体作为材料。
本实施例的太阳能电池，其包括基底1、电子传输层2、介孔支架层3、光吸收层4、空穴传输层5和对电极6，见图1；所述基底为FTO透明导电玻璃，电子传输层为TiO2致密层，介孔支架层的材料为SnO2和TiO2混合物，空穴传输层的材料为CuO2，对电极的材料为Al。
本实施例的太阳能电池制备方法为参照实施例1。此外，C6H4NH2CuBr2.8F0.2溶液的配置方法为：分别称量0.9mmol CuBr2、0.1mmol CuF2和1mol C6H6NBr，混合后装入玻璃小样瓶中，再加入1.0mL DMF并磁力加热搅拌15min，配成浓度为1.0mmol/mL的C6H4NH2CuBr2.8F0.2溶液，或者直接用C6H4NH2CuBr2.8F0.2粉末晶体配成溶液浓度为1mmol/mL，用于旋涂法制备C6H4NH2CuBr2.8F0.2吸光层薄膜。
本实施例光电功能材料A(C6H4NH2 +)的结构式为：
实施例4
本实施例的一种光电功能材料，其为C6H4CH3CoI3晶体，该光电功能材料的制备法为：
称量等摩尔比的CoI2(Sigma-Aldrich，99.999％)和C7H7I(对碘甲苯，Aladdin，99％)，混合于玛瑙研钵中研磨40min后，在80℃保温晶化6h，形成C6H4CH3CoI3粉末晶体。
本实施例的一种太阳能电池的光吸收层，其以C6H4CH3CoI3晶体作为材料。
本实施例的太阳能电池，其包括基底1、电子传输层2、介孔支架层3、光吸收层4、空穴传输层5和对电极6，见图1；所述基底为FTO透明导电玻璃，电子传输层为TiO2致密层，介孔支架层的材料为SnO2和TiO2混合物，空穴传输层的材料为CuO2，对电极的材料为Au。
本实施例的太阳能电池制备方法为参照实施例1。此外，C6H4CH3CoI3溶液的配置方法为：分别称量2.0mmol CoI2、2.0mmol C7H7I，混合后装入玻璃小样瓶中，再加入1.0mL DMF并磁力加热搅拌15min，配成浓度为2.0mmol/mL的C6H4CH3CoI3溶液，或者直接用C6H4CH3CoI3粉末晶体配成溶液浓度为2mmol/mL，用于旋涂法制备C6H4CH3CoI3吸光层薄膜。
本实施例光电功能材料中A(C6H4CH3 +)的结构式为：
C6H4CH3 +的结构式为也具有类似效果，这里不再重复叙述。
实施例5
本实施例的一种光电功能材料，其为C6H4NH2CuBr3晶体和C3H3N2CuBr3晶体混合物，该光电功能材料的制备法为：
称量CuBr2(Sigma-Aldrich，99.999％)和C6H6NBr(4-溴苯胺，99％)、C3H3N2Br(Aladdin，98％)(C6H6NBr和C3H3N2Br的总摩尔数等于CuBr2的摩尔数)，混合于玛瑙研钵中研磨40min后，在80℃保温晶化10h，形成黑色的C6H4NH2CuBr3和C3H3N2CuBr3混合粉末晶体。
本实施例的一种太阳能电池的光吸收层，其以C6H4NH2CuBr3晶体和C3H3N2CuBr3晶体混合物作为材料。
本实施例的太阳能电池，其包括基底1、电子传输层2、介孔支架层3、光吸收层4、空穴传输层5和对电极6，见图1；所述基底为FTO透明导电玻璃，电子传输层为TiO2致密层，介孔支架层的材料为SnO2和TiO2混合物，空穴传输层的材料为PEDOT/PSS，对电极的材料为Cu。
本实施例的太阳能电池制备方法为参照实施例1。此外，C6H4NH2CuBr3和C3H3N2CuBr3混合液的配制方法为：
分别称量2.0mmol CuBr2、1.0mol C6H6NBr和1.0mmol C3H3N2Br，混合后装入玻璃小样瓶中，再加入1.0mL DMF并磁力加热搅拌15min，配成浓度为2.0mmol/mL的C6H4NH2CuBr3和C3H3N2CuBr3混合液，或者直接用C6H4NH2CuBr3和C3H3N2CuBr3混合粉末晶体配成溶液浓度为2mmol/mL，用于旋涂法制备C6H4NH2CuBr3和C3H3N2CuBr3混合晶体吸光层薄膜。
本实施例光电功能材料A(C6H4NH2 +和C3H3N2 +)的结构式分别为：
实施例6
本实施例的一种光电功能材料，其为C3H3N2CuBr2I晶体，该光电功能材料的制备方法为：
称量等摩尔比的CuBr2(Sigma-Aldrich，99.999％)和C3H3N2I(4-碘-1H-咪唑，Aladdin，97％)，混合于玛瑙研钵中研磨40min后，在80℃保温晶化6h，形成黑色的C3H3N2CuBr2I粉末晶体。
本实施例的一种太阳能电池的光吸收层，其以C3H3N2CuBr2I晶体作为材料。
本实施例的太阳能电池，其包括基底1、电子传输层2、介孔支架层3、光吸收层4、空穴传输层5和对电极6，见图1；所述基底为FTO透明导电玻璃，电子传输层为TiO2致密层，介孔支架层的材料为SnO2，空穴传输层的材料为Cu2O，对电极的材料为C。
本实施例的太阳能电池制备方法为参照实施例1。此外，C3H3N2CuBr2I溶液的配置方法为：分别称量2.0mmol CuBr2、2.0mmol C3H3N2I，混合后装入玻璃小样瓶中，再加入1.0mL DMF并磁力加热搅拌15min，配成浓度为2.0mmol/mL的C3H3N2CuBr2I溶液，或者直接用C3H3N2CuBr2I粉末晶体配成溶液浓度为2mmol/mL，用于旋涂法制备C3H3N2CuBr2I吸光层薄膜。
本实施例光电功能材料A(C3H3N2 +)的结构式与实施例5相同。
实施例7
本实施例的一种光电功能材料，其为C3H3N2CuBr2.8F0.2晶体，该光电功能材料的制备方法为：
称量0.9mmol CuBr2、0.1mmol CuF2和1mmol C3H3N2Br(4-溴咪唑，Aladdin，97％)，混合于玛瑙研钵中研磨50min后，在80℃保温晶化8h，形成C3H3N2CuBr2.8F0.2粉末晶体。
本实施例的一种太阳能电池的光吸收层，其以C3H3N2CuBr2.8F0.2晶体作为材料。
本实施例的太阳能电池，其包括基底1、电子传输层2、介孔支架层3、光吸收层4、空穴传输层5和对电极6，见图1；所述基底为FTO透明导电玻璃，电子传输层为TiO2致密层，介孔支架层的材料为SnO2，空穴传输层的材料为Cu2O，对电极的材料为导电聚合物。
本实施例的太阳能电池制备方法为参照实施例1。此外，C3H3N2CuBr2.8F0.2溶液的配置方法为：分别称量0.9mmol CuBr2、0.1mmol CuF2和1mmol C3H3N2Br，混合后装入玻璃小样瓶中，再加入1.0mL DMF并磁力加热搅拌15min，配成浓度为1.0mmol/mL的C3H3N2CuBr2.8F0.2溶液，或者直接用C3H3N2CuBr2.8F0.2粉末晶体配成溶液浓度为1mmol/mL，用于旋涂法制备C3H3N2CuBr2.8F0.2吸光层薄膜。
本实施例光电功能材料A(C3H3N2 +)的结构式与实施例5相同。
实施例8
本实施例的一种光电功能材料，其为咪唑基碘化镍晶体(C3H3N2NiI3)，该光电功能材料的制备方法为：
称量等摩尔比的NiI2(Sigma-Aldrich，99.999％)和C3H3N2I(Aladdin，98％)，混合于玛瑙研钵中研磨30min后，在60℃保温晶化2h，形成黑色的C3H3N2NiI3粉末晶体。
本实施例的一种太阳能电池的光吸收层，其以咪唑基碘化镍晶体作为材料。
本实施例的太阳能电池，其包括基底1、电子传输层2、介孔支架层3、光吸收层4、空穴传输层5和对电极6，见图1；所述基底为FTO透明导电玻璃，电子传输层为TiO2致密层，介孔支架层的材料为SnO2，空穴传输层的材料为CuSCN，对电极的材料为Au。
本实施例的太阳能电池制备方法为参照实施例1。此外，C3H3N2NiI3溶液的配置方法为：分别称量2.0mmol NiI2、2.0mmol C3H3N2I，混合后装入玻璃小样瓶中，再加入1.0mLDMF并磁力加热搅拌15min，配成浓度为2.0mmol/mL的C3H3N2NiI3溶液，或者直接用C3H3N2NiI3粉末晶体配成溶液浓度为2mmol/mL，用于旋涂法制备C3H3N2NiI3吸光层薄膜。
本实施例光电功能材料A(C3H3N2 +)的结构式与实施例5相同。
实施例9
本实施例的一种光电功能材料，其为C5H4NFeI3晶体，该光电功能材料的制备方法为：
称量等摩尔比的FeI2(Sigma-Aldrich，99.999％)和C5H4NI(3-碘吡啶，Aladdin，98％)，混合于玛瑙研钵中研磨30min后，在70℃保温晶化4h，形成黑色的C5H4NFeI3粉末晶体。
本实施例的一种太阳能电池的光吸收层，其以C5H4NFeI3晶体作为材料。
本实施例的太阳能电池，其包括基底1、电子传输层2、介孔支架层3、光吸收层4、空穴传输层5和对电极6，见图1；所述基底为FTO透明导电玻璃，电子传输层为TiO2致密层，介孔支架层的材料为SnO2，空穴传输层的材料为CuSCN，对电极的材料为导电聚合物。
本实施例的太阳能电池制备方法为参照实施例1。此外，C5H4NFeI3溶液的配置方法为：分别称量2.0mmol FeI2、2.0mmol C5H4NI，混合后装入玻璃小样瓶中，再加入1.0mL DMF并磁力加热搅拌15min，配成浓度为2.0mmol/mL的C5H4NFeI3溶液，或者直接用C5H4NFeI3粉末晶体配成溶液浓度为2mmol/mL，用于旋涂法制备C5H4NFeI3吸光层薄膜。
本实施例光电功能材料中A(C5H4N+)的的结构式为：
C5H4N+的结构式为也具有类似效果，这里不再重复叙述。
太阳能电池及光电功能材料的表征
以实施例1为测试对象，测试苯胺基卤化铜光吸收层的特性。
苯胺基卤化铜晶体的制备：称量等摩尔比的CuBr2和C6H6NI，混合于玛瑙研钵中研磨40min后，在80℃保温晶化4h，形成黑色的C6H4NH2CuBr2I粉末晶体，可用于相关表征的测试。
光电转化效率
使用太阳光模拟器进行测试(标准测试条件，100mW/cm2、AM1.5)，该太阳能电池以0.07cm2的活性面积进行测定，测定结果如图2所示。当扫描电压从1.2V到-0.2V时，太阳能电池的光电转化效率为0.46％；当扫描电压从10V到-0.2V时，太阳能电池的光电转化效率为2％；光电转换效率还有很大提升空间。
苯胺基卤化铜的晶体结构、结晶形貌、禁带宽度、价带和导带位置
利用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见光分光光度计和X射线光电子能谱仪对苯胺基卤化铜粉末进行表征测试：如图3(X射线衍射图)和图4(扫描电子显微形貌图)所示，表明C6H4NH2CuBr2I为三维非层状的钙钛矿晶体结构，还能够形成致密均匀的薄膜即具有较好的成膜性；如图5(紫外-可见吸收光谱图)所示，可知C6H4NH2CuBr2I具有1.37eV的禁带宽度，且在可见光范围有着良好的光学吸收；如图6(紫外光电子能谱图)所示，可知C6H4NH2CuBr2I的价带顶(Ev)为-5.5eV；结合禁带宽度1.37eV可得：C6H4NH2CuBr2I的导带底(Ec)为-4.14eV，图7为C6H4NH2CuBr2I的导带价带示意图。较为合适的导带底、价带顶位置使得该光吸收层能够较好的与空穴传输层、电子传输层的能级相匹配，利于提高开路电压，提高电池光电转化效率。
疏水性
如图8(薄膜的疏水角测试结果和实物图)，可知C6H4NH2CuBr2I薄膜的疏水角可达90°，不溶于水，具有很好水稳定性；如图9(冲水前后的X射线衍射图)所示，可知C6H4NH2CuBr2I薄膜喷水前后的XRD谱图基本没有变化，这说明C6H4NH2CuBr2I薄膜具有很好的水稳定性；此外，如图10(冲水前后的紫外-可见吸收光谱图)所示，C6H4NH2CuBr2I薄膜喷水前后的UV-Vis图几乎没有变化，也说明了C6H4NH2CuBr2I薄膜具有很好的水稳定性。
热稳定性
如图11(热重测试曲线)，可知太阳能电池的吸光材料在120℃附近才开始分解，具有较好的热稳定性。
实施例2～9光伏器件及材料的表征测试结果类似于实施例1，这里不再重复。综合上述，可以得出以光电功能材料为光吸收层的太阳能电池具有良好的光吸收、光电转化效率和耐湿特性以及热稳定性。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质。

Claims (10)

1.一种光电功能材料，其特征在于：所述光电功能材料的化学式为ABX3；其中，所述A为C6H4NH2 +、C3H3N2 +、C5H4N+、C6H4CH3 +中的至少一种；
所述B为Cu2+、Ni2+、Fe2+、Co2+中的至少一种；
所述X为F-、Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -中的至少一种。
2.如权利要求1所述的光电功能材料，其特征在于：所述光电功能材料为C6H4NH2CuBr2I、C6H4NH2CuBr3-nFn、C6H4NH2NiI3、C6H4NH2NiI2Br、C3H3N2CuBr2I、C3H3N2CuBr3-nFn、C3H3N2NiI3中的至少一种，所述0≤n≤3。
3.如权利要求2所述的光电功能材料，其特征在于：所述C6H4NH2CuBr2I为三维非层状钙钛矿晶体结构。
4.如权利要求1所述的光电功能材料的制备方法，其特征在于：所述光电功能材料的制备方法为：称量等摩尔比的BX2和AX，混合后研磨30～60min，在60～80℃保温晶化2～12h，形成相应的粉末晶体。
5.如权利要求1～4任一项所述光电功能材料在制备太阳能电池的光吸收层中的应用。
6.一种太阳能电池的光吸收层，其特征在于：所述光吸收层由权利要求1～4任一项所述光电功能材料制备而成。
7.一种太阳能电池，其特征在于：包括如权利要求6所述光吸收层。
8.如权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于：所述光吸收层的上表面自下而上依次设有空穴传输层和对电极；所述光吸收层的下表面自上而下依次设有介孔支架层、电子传输层和基底。
9.如权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于：所述基底为镀有氟掺杂SnO2的透明导电玻璃、镀有锡掺杂SnO2的透明导电玻璃或镀有氧化铟锡的聚酯薄膜基片；所述电子传输层为致密TiO2层；所述介孔支架层的材料为TiO2、SnO2中的至少一种；所述空穴传输层为无机空穴传输层或有机空穴传输层，所述无机空穴传输层的材料为p型无机半导体，所述p型无机半导体为NiO、CuI、CuSCN、Cu2O中的至少一种，所述有机空穴传输层的材料包括聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸；所述对电极的材料为Au、Ag、Al、Cu、C和导电聚合物中的至少一种。
10.如权利要求8或9所述太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述太阳能电池的制备方法包括：
1)基底的预处理：对基底依次用去离子水、丙酮、乙醇分别超声清洗，氮气吹干，然后用紫外臭氧清洗机处理、去除残留的有机物；
2)电子传输层的制备：在预处理好的基底上制备电子传输层，并进行退火处理；
3)介孔支架层的制备：在电子传输层上制备介孔支架层，并进行退火处理；
4)光吸收层的制备：在介孔支架层上采用旋涂法制备光吸收层，并加热形成钙钛矿薄膜；
5)空穴传输层的制备：在光吸收层上采用旋涂法制备空穴传输层，并进行退火处理；
6)对电极的制备：在空穴传输层上制备对电极。
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