CN108922782B - 一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，其制备方法为：将氧化石墨粉末，加入松油醇，进行超声处理，加入颗粒状TiO2，获得GO‑TiO2先驱溶液，2份异丙醇溶液分别加入TiO2粉末和2 M盐酸溶液，将两种溶液搅拌均匀后，用网孔直径为0.2μm的聚四氟乙烯的过滤头进行过滤获得异丙醇钛溶液，PbI2与CH3NH3I粉末混合移入1mL异丙醇溶液中，获得0.1M、0.2M、0.3M和0.4M的预制层前驱液，GO‑TiO2先驱溶液缓慢滴入的异丙醇钛溶液内，再缓慢加入的0.1 M、0.2 M、0.3 M和0.4 M的预制层前驱液，高温烘干处理，即获得石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料。有益效果：制作方法方便可行、便于操作，获取的石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料性能稳定，寿命长，透光率高，有利于推广。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池设备制备领域，具体涉及一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法。
背景技术
随着工业发展以及人类活动的日趋活跃，人类对能源的消耗日趋增大，而地下非可再生资源日趋短缺，能源供需矛盾日益激化，能源问题已成为影响人类生存和发展的关键问题之一。因此，发展清洁、可再生的新能源以满足社会的发展成为一件迫在眉睫的事情，而新能源中最为引人瞩目的是太阳能。对太阳能的利用方式主要有光热和光电转换，其中光电转换是一种更佳的选择，而光电转换的载体就是太阳能电池。
太阳能电池中，染料敏化太阳能电池一直是研究热点。主要是由于染料敏化太阳能电池由二氧化钛光阳极、染料和液态电解质组成，吸收光由染料完成，电子和空穴传输分别依靠光阳极和电解质，成功将光吸收和载流子传输分开，避免了硅基和薄膜太阳能电池中光生载流子复合率高、少数载流子寿命低的缺陷。然而，染料敏化太阳能电池多采用液态电解质，电池的封装和稳定性会成为其在市场运用的阻碍。
全固态染料敏化太阳能电池存在以下问题：有机染料为单分子吸附，为了达到吸光要求，吸收层厚度至少达10μm，而全固态电池考虑固态电解质填充要求薄膜厚度小于2μm，这两者相互矛盾。钙钛矿材料有以下特点：(1)钙钛矿材料无机组分的八面体晶体结构、强的共价键或离子键，使其具有高的载流子迁移速率；(2)钙钛矿带隙宽度约为1.5eV，几乎可以吸收所有的可见光转化为电能，并且由于其价带较低，使电池开路电压可以达到 1.0V以上；(3)钙钛矿材料消光系数低，吸光能力几乎是有机染料的10倍以上；(4)钙钛矿材料不仅可以吸收光，同时能完成激发光生载流子、传输和分离。故采用钙钛矿材料成为制作太阳能电池吸光材料的主流研究方向，但是传统的钙钛矿吸光材料的制作方法存在繁琐、复杂，而且制作的吸光材料存在透光率差、吸收率低、寿命短等问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种制作方法简单，性能稳定，寿命长，透光率高的石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，将3-10mL的GO-TiO2先驱溶液缓慢滴入3-10mL的异丙醇钛溶液内，然后采用进行超声处理，再缓慢加入3-10mL的0.1 M、0.2 M、0.3 M和0.4 M的预制层前驱液，再次进行超声处理，然后高温烘干处理，即获得石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料。
进一步，所述的GO-TiO2先驱溶液，制备方法：称取5mg-10mg的氧化石墨粉末，加入5mL-10mL的松油醇，进行超声处理，氧化石墨分散成为氧化石墨烯(GO)溶液，称取0.2-0.5g的颗粒状TiO2，分别向其中加入100mL-800mL的GO溶液，使GO掺杂的比例为0.2wt%-0.8wt%，水浴加热，之后进行超声处理，即获得GO-TiO2先驱溶液。
进一步，所述的异丙醇钛溶液，制备方法：称取2份2 mL-5mL异丙醇溶液分别加入10-30mg TiO2粉末，和10mL-35mL的2 M盐酸溶液，将两种溶液搅拌均匀后，缓慢混合后进行超声处理，最后用网孔直径为0.2μm的聚四氟乙烯的过滤头进行过滤获得异丙醇钛溶液。
进一步，中所述的预制层前驱液，制备方法：称取46.2 mg、92.4 mg、138.6 mg和184.8mg的PbI2分别与15.9mg、31.8mg、47.7mg和63.6mg的CH3NH3I粉末混合移入1mL异丙醇溶液中，在恒温磁力搅拌器上60oC搅拌15min，使溶液达到黄亮色，获得0.1M、0.2M、0.3M和0.4M的预制层前驱液。
进一步，所述超声处理是指使用超声波分散仪在10W的超声功率下，对液体进行超声分散0.5h-2h，所述水浴加热是指在水温在70℃~80℃下水浴0.5-1h，所述高温烘干处理是指在100℃~120℃的温度下真空烘干。
进一步，所述石墨烯粉末是采用微机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、溶剂剥离法或溶剂热法，对氧化石墨进行处理制成的。
本实用新型具有以下有益效果：制作方法方便可行、便于操作，制作过程中使用的设备和原料方便可得，获取的石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料性能稳定，寿命长，透光率高，有利于推广。
具体实施方式
以下对本发明的各个方面进行详述，如无具体说明，本发明的各种原料均可通过根据本领域的常规方法制备得到或市售得到。
实施例1
一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，将3mL的GO-TiO2先驱溶液缓慢滴入3mL的异丙醇钛溶液内，然后采用进行超声处理0.5h，再缓慢加入3mL的0.1 M的预制层前驱液，再次进行超声处理0.5h，然后高温烘干处理，即获得石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料。
进一步，所述的GO-TiO2先驱溶液，制备方法：称取5mg的氧化石墨粉末，加入5mL的松油醇，进行超声处理0.5h，氧化石墨分散成为氧化石墨烯(GO)溶液。称取0.2g的颗粒状TiO2，分别向其中加入100mL的GO溶液，使GO掺杂的比例为0.2wt%，水温在70℃下水浴0.5h，之后进行超声处理0.5h，即获得GO-TiO2先驱溶液。
进一步，所述的异丙醇钛溶液，制备方法：称取2份2 mL异丙醇溶液分别加入10mgTiO2粉末，和10mL的2 M盐酸溶液，将两种溶液搅拌均匀后，缓慢混合后进行超声处理0.5h，最后用网孔直径为0.2μm的聚四氟乙烯的过滤头进行过滤获得异丙醇钛溶液。
进一步，中所述的预制层前驱液，制备方法：称取46.2 mg的PbI2与15.9mg的CH3NH3I粉末混合移入1mL异丙醇溶液中，在恒温磁力搅拌器上60oC搅拌15min，使溶液达到黄亮色，获得0.1M的预制层前驱液。
实施例2
一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，将8mL的GO-TiO2先驱溶液缓慢滴入8mL的异丙醇钛溶液内，然后采用进行超声处理1h，再缓慢加入8mL的0.3 M的预制层前驱液，再次进行超声处理1h，然后高温烘干处理，即获得石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料。
进一步，中所述的GO-TiO2先驱溶液，制备方法：称取8mg的氧化石墨粉末，加入8mL的松油醇，进行超声处理0.5h，氧化石墨分散成为氧化石墨烯(GO)溶液。称取0.4g的颗粒状TiO2，分别向其中加入400mL的GO溶液，使GO掺杂的比例为0.4wt%，水温在70℃下水浴1h，之后进行超声处理1h，即获得GO-TiO2先驱溶液。
进一步，中所述的异丙醇钛溶液，制备方法：称取2份4mL异丙醇溶液分别加入20mgTiO2粉末，和2mL的2 M盐酸溶液，将两种溶液搅拌均匀后，缓慢混合后进行超声处理，最后用网孔直径为0.2μm的聚四氟乙烯的过滤头进行过滤获得异丙醇钛溶液。
进一步，中所述的预制层前驱液，制备方法：称取138.6 mg的PbI2与47.7mg的CH3NH3I粉末混合移入1mL异丙醇溶液中，在恒温磁力搅拌器上60oC搅拌15min，使溶液达到黄亮色，获得0.3M的预制层前驱液。
实施例3
一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，将10mL的GO-TiO2先驱溶液缓慢滴入10mL的异丙醇钛溶液内，然后采用进行超声处理，再缓慢加入10mL的0.4 M的预制层前驱液，再次进行超声处理1h，然后高温烘干处理，即获得石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料。
进一步，中所述的GO-TiO2先驱溶液，制备方法：称取10mg的氧化石墨粉末，加入10mL的松油醇，进行超声处理1h，氧化石墨分散成为氧化石墨烯(GO)溶液。称取0.5g的颗粒状TiO2，分别向其中加入800mL的GO溶液，使GO掺杂的比例为0.8wt%，水温在80℃下水浴1h，之后进行超声处理1h，即获得GO-TiO2先驱溶液。
进一步，中所述的异丙醇钛溶液，制备方法：称取2份5mL异丙醇溶液分别加入30mgTiO2粉末，和35mL的2 M盐酸溶液，将两种溶液搅拌均匀后，缓慢混合后进行超声处理，最后用网孔直径为0.2μm的聚四氟乙烯的过滤头进行过滤获得异丙醇钛溶液。
进一步，中所述的预制层前驱液，制备方法：称取184.8mg的PbI2与63.6mg的CH3NH3I粉末混合移入1mL异丙醇溶液中，在恒温磁力搅拌器上60oC搅拌15min，使溶液达到黄亮色，获得0.4M的预制层前驱液。
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (6)
1.一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，其特征在于：将GO-TiO2先驱溶液缓慢滴入到异丙醇钛溶液内，然后采用进行超声处理，再缓慢加入0.1 M或0.3 M或0.4 M的预制层前驱液，再次进行超声处理，然后高温烘干处理，即获得石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，其特征在于：所述的GO-TiO2先驱溶液制备方法为：称取一定量的氧化石墨粉末，加入松油醇，进行超声处理，氧化石墨分散成为氧化石墨烯(GO)溶液，称取一定量的颗粒状TiO2，向其中加入的GO溶液，使GO掺杂的比例为0.2wt%- 0.8wt%，水浴加热，之后进行超声处理，即获得GO-TiO2先驱溶液。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，其特征在于：所述的异丙醇钛溶液制备方法为：称取2份异丙醇溶液分别加入TiO2粉末和2 M盐酸溶液，将两种溶液搅拌均匀后，缓慢混合后进行超声处理，最后用网孔直径为0.2μm的聚四氟乙烯的过滤头进行过滤获得异丙醇钛溶液。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，其特征在于：所述的预制层前驱液制备方法为：称取一定量的PbI2与CH3NH3I粉末混合移入1mL异丙醇溶液中，在恒温磁力搅拌器上60oC搅拌15min，使溶液达到黄亮色，获得0.1M、0.2M、0.3M和0.4M的预制层前驱液。
5.根据权利要求2所述的一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，其特征在于：所述超声处理是指使用超声波分散仪在10W的超声功率下，对液体进行超声分散0.5h-2h，所述水浴加热是指在水温在70℃~80℃下水浴0.5-1h，所述高温烘干处理是指在100℃~120℃的温度下真空烘干。
6.根据权利要求2所述的一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料的制备方法，其特征在于：所述石墨烯粉末是采用微机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、溶剂剥离法或溶剂热法，对氧化石墨进行处理制成的。
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