CN108585531B - 一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法及其应用 - Google Patents

一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种有机‑无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法及其应用，该方法首先通过牺牲导电薄膜法在导电玻璃上均匀腐蚀出微米级粗糙形貌。利用粗糙形貌凸起部分为支撑，在玻璃基底上涂覆铅卤化物钙钛矿前驱体溶液，通过控制钙钛矿前驱体溶液在粗糙玻璃表面的液体张力与重力之间的补偿作用，使钙钛矿前驱体在结晶过程中自拉伸形成铅卤化物钙钛矿纳米线。本发明提供的制备方法合成工艺简单易于实施，并且能够控制生长不同尺寸的纳米线，节省反应时间。本发明方法可用于制备高性能的太阳电池。

Description

一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法及其 应用
技术领域
本发明属于晶体材料制备工艺技术领域，具体地涉及有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法。
背景技术
有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿材料以其高吸收系数、最佳禁带宽度、较低的激子束缚能、较高的摩尔消光系数、优良的载流子双极性扩散特性，而受到广泛的关注。以该材料为基础制备的纳米线在光伏、场效应晶体管、光电探测器、自旋器件等光电功能器件，具有广阔的应用前景。
对于钙钛矿纳米材料的制备方法的研究由来已久，例如，中国专利201310257024.0和201310651418.4是采用溶液法的两步旋涂法获得钙钛矿纳米晶薄膜；中国专利201410244599.3是采用溶液法的一步旋涂法获得钙钛矿纳米晶薄膜；中国专利201410295658.X是采用真空热蒸发的方法获取钙钛矿纳米晶薄膜。
在上述文献中，无论是溶液法的一步法、两步法还是真空热蒸发法获取的产物均是钙钛矿纳米晶构成的颗粒薄膜，而纳米线材料相比颗粒薄膜在太阳电池等领域存在更大的优势，但是目前通过简单方式来制备垂直方向的有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿(CH3NH3PbX3)纳米线及其相关的产品的方法并未实现。
而另一方面，随着社会科技的发展，光电子器件更加趋向于小型化、集成化和智能化，纳米线材料凭借着其独特的性能已经被用到生活的各个领域，尤其是在光电子器件方面发挥了巨大的作用，但是由于传统纳米线的制备方法成本高、技术难度大、材料性能不足、成品率低等原因，纳米线材料的实际应用领域往往受到了制约。此外，纳米线材料若要寻求更加广泛的应用，一个急需解决的问题便是如何对纳米线材料在基底上分布的均匀性、区域选择性、方向性以及整齐排列进行人为控制。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种制备过程简单、可重复性高并且能够控制前驱体溶液张力与重力之间的补偿作用，来生长不同尺寸的有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法。
本发明中有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法是通过牺牲导电薄膜法在导电玻璃上均匀腐蚀出微米级粗糙形貌，利用粗糙形貌凸起部分为支撑，通过一步旋涂法控制钙钛矿前驱体溶液在粗糙玻璃表面的液体张力与重力之间的补偿作用，在钙钛矿结晶过程中自拉伸形成有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线，所生长纳米线的高度可达到蚀刻深度的一半。
该制备方法具体步骤如下：
1)将导电玻璃基底用无尘纸沾洗涤剂擦洗一遍冲洗干净，除去表面灰尘；依次用洗洁精的去离子水溶液、去离子水、乙醇、丙酮和乙醇超声清洗20min，然后置于干燥箱中烘干；
2)将导电玻璃基底置于体积比1:1的HF与H2O2混合溶液中腐蚀5～15分钟，形成均匀的微米级粗糙形貌；在腐蚀过后的凹陷粗糙形貌上磁控溅射上一层厚度为30nm的ITO；再在导电玻璃上制备厚度为30nm的TiO2，得到处理好的基底；
3)将处理好的基底紫外臭氧处理20min后，将浓度为1～2g/mL有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿前驱体溶液涂覆在基底的亲水性表面，在溶液中的溶剂开始挥发后进行旋涂，在旋涂过程中将200μL的反溶剂氯苯一次性滴加到溶液中，之后在60℃～110℃条件下进行退火处理10min；有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿前驱体在结晶过程中通过液体张力与重力之间的补偿作用自拉伸生长出立式纳米线。
其中，所述的导电玻璃基底为ITO导电玻璃基底、FTO导电玻璃基底或AZO导电玻璃基底；所述的有机-无机杂化铅卤化物为CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3或CH3NH3PbBr3；
步骤2)中磁控溅射制备导电玻璃的磁控溅射压强为0.8Pa，磁控溅射腔体内的背景气压为2.0×10-4Pa，功率为70W，溅射12min；
优选地，所述的利用牺牲导电薄膜法腐蚀的衬底表面形貌可以为微米级U型或金字塔型或方形；
优选地，所述的有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿前驱体溶液的涂覆方法为旋涂法、刮涂法、滴涂法、真空蒸发法或超声喷雾法。
本发明方法可以用于制备钙钛矿太阳电池的钙钛矿层。
本发明的优点和积极效果：
本发明提供了一种自拉伸式的有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法，通过控制钙钛矿前驱体溶液在粗糙玻璃表面的液体张力与重力之间的补偿作用，使钙钛矿在结晶过程中自拉伸形成立式有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线。本发明提供的制备方法合成工艺简单易于实施，并且能够控制生长不同尺寸的纳米线，节省反应时间。
附图说明
图1为实施例中所制备CH3NH3PbI3纳米线的X射线衍射图谱；
图2为本发明实施例1制备的CH3NH3PbI3钙钛矿纳米线的扫描电镜(SEM)截面形貌图；
图3为本发明实施例2制备的CH3NH3PbI3钙钛矿纳米线的扫描电镜(SEM)截面形貌图；
图4为本发明实施例3制备的CH3NH3PbI3钙钛矿纳米线的扫描电镜(SEM)截面形貌图。
具体实施方式
下面结合附图以实施例的方式对本发明所述的技术方案作进一步的解释和说明。
实施例1
本实施例的一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的结构如图2所示，从上至下依次包括：钙钛矿纳米线层、TiO2层和导电衬底。钙钛矿纳米线层为CH3NH3PbI3，纳米线层高度为1μm；TiO2层厚度为30nm；导电衬底为ITO导电玻璃。
本实施例的钙钛矿纳米线通过以下方法制备得到：
1)将尺寸为20mm×20mm×0.3mm的ITO导电玻璃用无尘纸沾洗涤剂擦洗一遍冲洗干净，除去表面灰尘；依次用去离子水加适量洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮和乙醇超声清洗20分钟，然后置于干燥箱中烘干。
2)将ITO导电玻璃置于体积比为1:1的HF与H2O2混合溶液中腐蚀5分钟，形成均匀的微米级粗糙形貌，在腐蚀过后的凹陷粗糙形貌上磁控溅射上一层厚度为30nm的ITO(本实施例中采用的磁控溅射压强为0.8Pa，磁控溅射腔体内的背景气压为2.0×10-4Pa，功率为70W，溅射12min)，在此基底上旋涂一层厚度为30nm的TiO2。
3)将处理好的基底进行紫外臭氧处理20min后，送进手套箱中。配置钙钛矿前驱体溶液，具体步骤如下：
将3.56g的PbI2和1.08g的CH3NH3I加入到2mL DMF(HCON(CH3)2)和DMSO((CH3)2SO)的混合溶剂中，在30℃下溶解，将所得溶液通过混合溶剂稀释处理，配置出浓度为2g/mL的CH3NH3PbI3溶液，混合溶剂中DMF和DMSO的体积比7:3。
将钙钛矿前驱体溶液铺展在基底的亲水性表面进行旋涂，并在旋涂过程中将200μL反溶剂氯苯一次性滴加到旋涂表面，之后在60℃烤焦台上退火处理10分钟。
4)在钙钛矿材料结晶过程中自拉伸形成立式纳米线，得到的凹陷形貌ITO导电玻璃凹陷两端支撑表面直径为10μm，高度为2μm，能长1μm长的纳米线。
实施例2
本实施例的一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的结构如图3所示，从上至下依次包括：钙钛矿纳米线层、TiO2层和导电衬底。钙钛矿纳米线层为CH3NH3PbI3，纳米线层高度为2μm；TiO2层厚度为30nm；导电衬底为ITO导电玻璃。
本实施例的钙钛矿纳米线通过以下方法制备得到：
1)将尺寸为20mm×20mm×0.3mm的ITO导电玻璃用无尘纸沾洗涤剂擦洗一遍冲洗干净，除去表面灰尘；依次用去离子水加适量洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮和乙醇超声清洗20分钟，然后置于干燥箱中烘干。
2)将ITO导电玻璃置于体积比为1:1的HF与H2O2混合溶液中腐蚀10分钟，形成均匀的微米级粗糙形貌，在腐蚀过后的凹陷粗糙形貌上磁控溅射上一层厚度为30nm的ITO(本实施例中采用的磁控溅射压强为0.8Pa，磁控溅射腔体内的背景气压为2.0×10-4Pa，功率为70W，溅射12min)，在此基底上旋涂一层厚度为30nm的TiO2。
3)将处理好的基底进行紫外臭氧处理20min后，送进手套箱中。配置钙钛矿前驱体溶液，具体步骤如下：
将3.56g的PbI2和1.08g的CH3NH3I加入到2mL DMF(HCON(CH3)2)和DMSO((CH3)2SO)的混合溶剂中，在30℃下溶解，将所得溶液通过混合溶剂稀释处理，配置出浓度为2g/mL的CH3NH3PbI3溶液，混合溶剂中DMF和DMSO的体积比7:3。
将钙钛矿溶液铺展在基底的亲水性表面进行旋涂，并在旋涂过程中快速滴加200μL反溶剂氯苯(200μL/s)，之后在60℃烤焦台上退火处理10分钟。
4)在钙钛矿材料结晶过程中自拉伸形成立式纳米线形貌，得到的凹陷形貌两端支撑表面直径为15μm，高度为4μm，能长2μm长的纳米线。
实施例3
本实施例的一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的结构如图4所示，从上至下依次包括：钙钛矿纳米线层、TiO2层和导电衬底。钙钛矿纳米线层为CH3NH3PbI3，纳米线层高度为0.5μm；TiO2层厚度为30nm；导电衬底为ITO导电玻璃。
本实施例的无掺杂钙钛矿太阳电池通过以下方法制备得到：
1)将尺寸为20mm×20mm×0.3mm的ITO导电玻璃用无尘纸沾洗涤剂擦洗一遍冲洗干净，除去表面灰尘；依次用去离子水加适量洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮、乙醇超声清洗20分钟，然后置于干燥箱中烘干。
2)将ITO导电玻璃置于体积比为1:1的HF与H2O2混合溶液中腐蚀5分钟，形成均匀的微米级粗糙形貌，在腐蚀过后的凹陷粗糙形貌上磁控溅射上一层厚度为30nm的ITO(本实施例中采用的磁控溅射压强为0.8Pa，磁控溅射腔体内的背景气压为2.0×10-4Pa，功率为70W，溅射12min)，在此基底上旋涂一层厚度为30nm的TiO2。
3)将处理好的基底进行紫外臭氧处理20min后，送进手套箱中。配置钙钛矿前驱体溶液，具体步骤如下：
将3.56g的PbI2和1.08g的CH3NH3I加入到2mL DMF(HCON(CH3)2)和DMSO((CH3)2SO)的混合溶剂中，在30℃下溶解，将所得溶液通过混合溶剂稀释处理，配置出浓度为1g/mL的CH3NH3PbI3溶液，混合溶剂中DMF和DMSO的体积比7:3。
将钙钛矿溶液铺展在基底的亲水性表面进行旋涂，并在旋涂过程中一次性滴加200μL反溶剂氯苯，之后在60℃烤焦台上退火处理10分钟。
4)在钙钛矿材料结晶过程中自拉伸形成立式纳米线形貌，得到的凹陷形貌两端支撑表面直径为10μm，高度为2μm，能长0.5μm长的纳米线。
实施例4
本实施例的一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的结构，从上至下依次包括：钙钛矿纳米线层、TiO2层和导电衬底。钙钛矿纳米线层为CH3NH3PbI3，纳米线层高度为1μm；TiO2层厚度为30nm；导电衬底为ITO导电玻璃。
本实施例的无掺杂钙钛矿太阳电池通过以下方法制备得到：
1)将尺寸为20mm×20mm×0.3mm的ITO导电玻璃用无尘纸沾洗涤剂擦洗一遍冲洗干净，除去表面灰尘；依次用去离子水加适量洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮、乙醇超声清洗20分钟，然后置于干燥箱中烘干。
2)将ITO导电玻璃置于体积比为1:1的HF与H2O2混合溶液中腐蚀10分钟，形成均匀的微米级粗糙形貌，在腐蚀过后的凹陷粗糙形貌上磁控溅射上一层厚度为30nm的ITO(本实施例中采用的磁控溅射压强为0.8Pa，磁控溅射腔体内的背景气压为2.0×10-4Pa，功率为70W，溅射12min)，在此基底上旋涂一层厚度为30nm的TiO2。
3)将处理好的基底进行紫外臭氧处理20min后，送进手套箱中。配置钙钛矿前驱体溶液，具体步骤如下：
将3.56g的PbI2和1.08g的CH3NH3I加入到2mL DMF(HCON(CH3)2)和DMSO((CH3)2SO)的混合溶剂中，在30℃下溶解，将所得溶液通过混合溶剂稀释处理，配置出浓度为1g/mL的CH3NH3PbI3溶液，混合溶剂中DMF和DMSO的体积比7:3。
将钙钛矿溶液铺展在基底的亲水性表面进行旋涂，并在旋涂过程中一次性滴加200μL反溶剂氯苯，之后在60℃烤焦台上退火处理10分钟。
4)在钙钛矿材料结晶过程中自拉伸形成立式纳米线形貌。得到的凹陷形貌两端支撑表面直径为10μm，高度为2μm，能长1μm长的纳米线。
实施例5
本实施例的一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的结构，从上至下依次包括：钙钛矿纳米线层、TiO2层和导电衬底。钙钛矿纳米线层为CH3NH3PbI3，纳米线层高度为1μm；TiO2层厚度为30nm；导电衬底为ITO导电玻璃。
本实施例的无掺杂钙钛矿太阳电池通过以下方法制备得到：
1)将尺寸为20mm×20mm×0.3mm的ITO导电玻璃用无尘纸沾洗涤剂擦洗一遍冲洗干净，除去表面灰尘；依次用去离子水加适量洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮、乙醇超声清洗20分钟，然后置于干燥箱中烘干。
2)将ITO导电玻璃置于体积比为1:1的HF与H2O2混合溶液中腐蚀5分钟，形成均匀的微米级粗糙形貌，在腐蚀过后的凹陷粗糙形貌上磁控溅射上一层厚度为30nm的ITO(本实施例中采用的磁控溅射压强为0.8Pa，磁控溅射腔体内的背景气压为2.0×10-4Pa，功率为70W，溅射12min)，在此基底上旋涂一层厚度为30nm的TiO2。
3)将处理好的基底进行紫外臭氧处理20min后，送进手套箱中。配置钙钛矿前驱体溶液，具体步骤如下：
将3.56g的PbI2和1.08g的CH3NH3I加入到2mL DMF(HCON(CH3)2)和DMSO((CH3)2SO)的混合溶剂中，在30℃下溶解，将所得溶液通过混合溶剂稀释处理，配置出浓度为2g/mL的CH3NH3PbI3溶液，混合溶剂中DMF和DMSO的体积比7:3。
将钙钛矿溶液铺展在基底的亲水性表面进行旋涂，并在旋涂过程中一次性滴加200μL反溶剂氯苯，之后在60℃烤焦台上退火处理20分钟。
4)在钙钛矿材料结晶过程中自拉伸形成立式纳米线形貌。得到的凹陷形貌两端支撑表面直径为10μm，高度为2μm，能长1μm长的纳米线。
实施例6
本实施例的一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的结构，从上至下依次包括：钙钛矿纳米线层、TiO2层和导电衬底。钙钛矿纳米线层为CH3NH3PbI3，纳米线层高度为2μm；TiO2层厚度为30nm；导电衬底为ITO导电玻璃。
本实施例的无掺杂钙钛矿太阳电池通过以下方法制备得到：
1)将尺寸为20mm×20mm×0.3mm的ITO导电玻璃用无尘纸沾洗涤剂擦洗一遍冲洗干净，除去表面灰尘；依次用去离子水加适量洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮和乙醇超声清洗20分钟，然后置于干燥箱中烘干。
2)将ITO导电玻璃置于体积比为1:1的HF与H2O2混合溶液中腐蚀5分钟，形成均匀的微米级粗糙形貌，在腐蚀过后的凹陷粗糙形貌上磁控溅射上一层厚度为30nm的ITO(本实施例中采用的磁控溅射压强为0.8Pa，磁控溅射腔体内的背景气压为2.0×10-4Pa，功率为70W，溅射12min)，在此基底上旋涂一层厚度为30nm的TiO2。
3)将处理好的基底进行紫外臭氧处理20min后，送进手套箱中。配置钙钛矿前驱体溶液，具体步骤如下：
将3.56g的PbI2和1.08g的CH3NH3I加入到2mL DMF(HCON(CH3)2)和DMSO((CH3)2SO)的混合溶剂中，在30℃下溶解，将所得溶液通过混合溶剂稀释处理，配置出浓度为2g/mL的CH3NH3PbI3溶液，混合溶剂中DMF和DMSO的体积比7:3。
将钙钛矿溶液铺展在基底的亲水性表面进行旋涂，并在旋涂过程中一次性滴加200μL反溶剂氯苯，之后在110℃烤焦台上退火处理10分钟。
4)在钙钛矿材料结晶过程中自拉伸形成立式纳米线形貌。得到的凹陷形貌两端支撑表面直径为15μm，高度为4μm，能长2μm长的纳米线。
实施例7
本实施例的一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的结构，从上至下依次包括：钙钛矿纳米线层、TiO2层和导电衬底。钙钛矿纳米线层为CH3NH3PbBr3，纳米线层高度为1μm；TiO2层厚度为30nm；导电衬底为ITO导电玻璃。
本实施例的钙钛矿纳米线通过以下方法制备得到：
1)将尺寸为20mm×20mm×0.3mm的ITO导电玻璃用无尘纸沾洗涤剂擦洗一遍冲洗干净，除去表面灰尘；依次用去离子水加适量洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮和乙醇超声清洗20分钟，然后置于干燥箱中烘干。
2)将ITO导电玻璃置于体积比为1:1的HF与H2O2混合溶液中腐蚀5分钟，形成均匀的微米级粗糙形貌，在腐蚀过后的凹陷粗糙形貌上磁控溅射上一层厚度为30nm的ITO(本实施例中采用的磁控溅射压强为0.8Pa，磁控溅射腔体内的背景气压为2.0×10-4Pa，功率为70W，溅射12min)，在此基底上旋涂一层厚度为30nm的TiO2。
3)将处理好的基底进行紫外臭氧处理20min后，送进手套箱中。配置钙钛矿前驱体溶液，具体步骤如下：
将3.56g的PbBr2和1.08g的CH3NH3Br加入到2mL DMF(HCON(CH3)2)和DMSO((CH3)2SO)的混合溶剂中，在30℃下溶解，将所得溶液通过混合溶剂稀释处理，配置出浓度为2g/mL的CH3NH3PbBr3溶液，混合溶剂中DMF和DMSO的体积比7:3。
将钙钛矿溶液铺展在基底的亲水性表面进行旋涂，并在旋涂过程中一次性滴加200μL反溶剂氯苯，之后在60℃烤焦台上退火处理10分钟。
4)在钙钛矿材料结晶过程中自拉伸形成立式纳米线，得到的凹陷形貌ITO导电玻璃凹陷两端支撑表面直径为10μm，高度为2μm，能长1μm长的纳米线。
实施例8
本实施例的一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的结构，从上至下依次包括：钙钛矿纳米线层、TiO2层和导电衬底。钙钛矿纳米线层为CH3NH3PbBr3，纳米线层高度为2μm；TiO2层厚度为30nm；导电衬底为ITO导电玻璃。
本实施例的钙钛矿纳米线通过以下方法制备得到：
1)将尺寸为20mm×20mm×0.3mm的ITO导电玻璃用无尘纸沾洗涤剂擦洗一遍冲洗干净，除去表面灰尘；依次用去离子水加适量洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮和乙醇超声清洗20分钟，然后置于干燥箱中烘干。
2)将ITO导电玻璃置于体积比为1:1的HF与H2O2混合溶液中腐蚀10分钟，形成均匀的微米级粗糙形貌，在腐蚀过后的凹陷粗糙形貌上磁控溅射上一层厚度为30nm的ITO(本实施例中采用的磁控溅射压强为0.8Pa，磁控溅射腔体内的背景气压为2.0×10-4Pa，功率为70W，溅射12min)，在此基底上旋涂一层厚度为30nm的TiO2。
3)将处理好的基底进行紫外臭氧处理20min后，送进手套箱中。配置钙钛矿前驱体溶液，具体步骤如下：
将3.56g的PbBr2和1.08g的CH3NH3Br加入到2mL DMF(HCON(CH3)2)和DMSO((CH3)2SO)的混合溶剂中，在30℃下溶解，将所得溶液通过混合溶剂稀释处理，配置出浓度为2g/mL的CH3NH3PbBr3溶液，混合溶剂中DMF和DMSO的体积比7:3。
将钙钛矿溶液铺展在基底的亲水性表面进行旋涂，并在旋涂过程中一次性滴加200μL反溶剂氯苯，之后在60℃烤焦台上退火处理10分钟。
4)在钙钛矿材料结晶过程中自拉伸形成立式纳米线形貌。得到的凹陷形貌两端支撑表面直径为15μm，高度为4μm，能长2μm长的纳米线。
综上，本发明提供了一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法，该方法合成工艺简单易于实施，并且能够控制生长不同尺寸的纳米线，节省反应时间。当然，本发明的实施例中并未给出涵盖本发明所有实施方式，如导电玻璃基底仅以ITO导电玻璃基底作为实施例进行了描述，但FTO导电玻璃基底或AZO导电玻璃基底同样可适用于本发明中；在实施例中有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线公开了CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3材料，但CH3NH3PbCl3材料同样适用于本发明；在实施例中有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿前驱体溶液的涂覆方法公开了旋涂法，而刮涂法、滴涂法、真空蒸发法和超声喷雾法同样可作为有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿材料的涂覆方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法，具体步骤如下：
1）将导电玻璃基底用无尘纸沾洗涤剂擦洗一遍冲洗干净，除去表面灰尘；依次用洗洁精的去离子水溶液、去离子水、乙醇、丙酮和乙醇超声清洗20 min，然后置于干燥箱中烘干；
2）将导电玻璃基底置于体积比1:1的HF与H2O2混合溶液中腐蚀5~15分钟，形成均匀的微米级U形、金字塔形或方形形貌；在腐蚀过后的凹陷粗糙形貌上磁控溅射上一层厚度为30nm的ITO；再在导电玻璃上制备厚度为30 nm的TiO2，得到处理好的基底；
3）将处理好的基底紫外臭氧处理20 min后，将浓度为1~2 g/mL有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿前驱体溶液涂覆在基底的亲水性表面，在溶液中的溶剂开始挥发后进行旋涂，在旋涂过程中将200 μL的反溶剂氯苯一次性滴加到溶液中，之后在60℃~110℃条件下进行退火处理10 min；有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿前驱体在结晶过程中通过液体张力与重力之间的补偿作用自拉伸生长出立式纳米线；
其中，所述的导电玻璃基底为ITO导电玻璃基底、FTO导电玻璃基底或AZO导电玻璃基底；所述的有机-无机杂化铅卤化物为CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3或CH3NH3PbBr3。
2.根据权利要求1所述的有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法，其特征在于，步骤2）中磁控溅射制备导电玻璃的磁控溅射压强为0.8 Pa，磁控溅射腔体内的背景气压为2.0×10-4 Pa，功率为70 W，溅射12 min。
3.根据权利要求1所述的有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述的有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿前驱体溶液的涂覆方法为旋涂法、刮涂法、滴涂法、真空蒸发法或超声喷雾法。
4.如权利要求1所述的有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法可用于制备钙钛矿太阳电池中钙钛矿层。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104916783A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 华中科技大学 钙钛矿纳米线、光电探测器和太阳能电池的制备及应用
CN105552236A (zh) * 2015-12-08 2016-05-04 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN107275492A (zh) * 2017-05-19 2017-10-20 北京科技大学 引入非溶质基溴化物添加剂制备混合卤素钙钛矿的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106629834B (zh) * 2016-12-14 2019-04-16 南京理工大学 一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104916783A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 华中科技大学 钙钛矿纳米线、光电探测器和太阳能电池的制备及应用
CN105552236A (zh) * 2015-12-08 2016-05-04 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN107275492A (zh) * 2017-05-19 2017-10-20 北京科技大学 引入非溶质基溴化物添加剂制备混合卤素钙钛矿的方法

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