CN110407479A - 一种基于零维钙钛矿的太阳能聚光器的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，零维钙钛矿为纳米尺寸的晶体，其化学式为Cs4PbBr6，太阳能聚光器为零维钙钛矿活性层的大尺寸玻璃基荧光型太阳能聚光器，本发明使用湿化学法合成零维钙钛矿纳米晶体，将分散于甲苯溶剂中的纳米晶与聚苯乙烯充分混合后，均匀旋涂或滴涂在玻璃基底上，自然干燥后得到太阳能聚光器；采用本发明的优点，制备简单且易于大批量制备，采用湿化学法可以在室温下大量合成钙钛矿，旋涂或滴涂的方法操作容易；采用本发明技术方案制备的聚光器，因采用拥有超大斯托克斯位移的零维钙钛矿，削弱了重吸收效应，明显提高了效率，为光电器件领域的发展提供了新方向。

Description

一种基于零维钙钛矿的太阳能聚光器的制作方法
技术领域
本发明涉及光电器件领域，尤其涉及一种基于零维钙钛矿的太阳能聚光器的制作方法。
背景技术
随着工业和信息化的不断发展，全球对能源的需求也在飞速增长，传统的石化能源日益枯竭，并且过度的开采与使用造成了一系列的环境问题。因此，越来越多的研究者开始转向可再生新能源，例如太阳能。在对太阳能的研究与应用中，基于玻璃或智能窗户的太阳能聚光器因其对大面积太阳光的捕捉能力以及低廉的价格吸引了众多研究者的目光。
通常，荧光型太阳能聚光器(LSC)用嵌入强发射荧光基团的光波导(聚合物或高折射率玻璃)材料制成。荧光基团可吸收大面积低能量密度的太阳光，通过光波导会聚于玻璃基底的狭长边缘，可以大幅提高能量密度，并减少昂贵的硅基太阳能电池板的使用面积。荧光基团应该具有与太阳光谱尽量对应的宽吸收谱，高荧光量子产率，吸收光谱与发射光谱的重叠尽可能少等特点。典型荧光基团包括有机染料，聚合物，量子点(QD)，碳点，上转换纳米晶等材料。然而，传统的荧光基团通常存在严重的重吸收问题，从而严重降低聚光器的效率。目前的荧光型太阳能聚光器的光电转换效率(PCE)依然很低。例如，目前报道过相对大的尺寸(12×12×0.3cm3)的荧光型太阳能聚光器(使用CuInSeS/ZnS量子点)最高PCE只有3％。而在实际应用中，光伏窗的尺寸甚至能达到几个平方米，在这样的情况下，荧光基团发射出的光子需要行进很长的一段距离才能到达荧光型太阳能聚光器的边缘，来耦合硅基太阳能电池板。同时，荧光基团的荧光量子产率往往低于100％，某个荧光基团的发射出的光会因为吸收光谱和发射光谱的重叠而被其他荧光基团重吸收掉，导致荧光型太阳能聚光器的PCE更低。
在众多种类的荧光材料中，由于钙钛矿纳米晶能够达到接近100％的荧光量子产率,同时可以通过控制组成成分和尺寸来调节其吸收和发射光谱，迅速引起了大量的关注，例如，使用三丁基膦作为配体的三维钙钛矿CsPbI3量子点和CsPbBr3纳米片，其效率达到100％。最近，有研究者将钙钛矿涂在玻璃片上成膜制备成的荧光型太阳能聚光器，也有人将三维钙钛矿、混合卤素钙钛矿或掺杂其他元素的CsPbCl3嵌入聚合物基质中制成荧光型太阳能聚光器。尽管锰元素或者镱元素掺杂的CsPbCl3可以做到零重吸收，但是其荧光量子产率却很低，且由于其带隙过宽导致只能有限的吸收400nm以下的太阳光，这种基于三维钙钛矿的荧光型太阳能聚光器效率仍然很低。
总之，由于荧光材料的低荧光量子产率以及严重的重吸收而导致的荧光基团之间严重的重吸收会导致大量的能量损失，限制了荧光型太阳能聚光器效率的提高。目前还没有能同时做到高荧光量子产率与低重吸收的荧光型太阳能聚光器荧光材料出现。
发明内容
针对上述技术问题，本发明公开了一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，以解决上述问题。
本发明的方案是：
一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，包括下列步骤：
1)将碳酸铯与油酸进行混合，所述碳酸铯与油酸的质量比为1:5～10，混合后抽真空，真空状态下加热至120～140℃，搅拌50～70min，搅拌的转速为500～1000r/min,得到油酸铯前驱体；
2)取0.2～2mL溴化铅的N,N-二甲基甲酰胺溶液、3～30μL氢溴酸溶液、0.02～0.2mL油酸、0.01～0.1mL油胺进行振荡，混合后得到混合溶液；
3)取步骤1)制成的0.1～0.3mL油酸铯前驱体与5～15mL正己烷、1～3mL油酸加入到玻璃盛放器皿中，随后在30～80％湿度、18～28℃环境下用磁子持续搅拌，在不断的搅拌的同时将步骤2)制备的混合溶液一次注射入其中，继续搅拌8～12分钟；
4)搅拌停止后，将玻璃盛放器皿中的混合物转移至离心管中，在7500～8500r/min的转速下离心管离心2～4min,倒掉离心管内上层废液，将离心管底部沉淀物分散于甲苯中，得到分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶；
5)将步骤4)制成的分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶加入到聚苯乙烯的甲苯溶液中，超声50～70s,使甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与所述聚苯乙烯的甲苯溶液混合均匀，得到混合液；
6)将步骤5)中的混合液通过旋涂法或者滴涂法法制成玻璃基薄膜荧光性太阳能聚光器。
作为优选的技术方案，所述步骤3)中的磁子持续搅拌转速为1000～1500r/min；所述混合溶液在3s内一次注射入；所述继续搅拌转速为1000～1500r/min。
作为优选的技术方案，所述步骤4)制成的零维钙钛矿纳米晶的单颗粒尺寸为97～157nm。
作为优选的技术方案，所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶中零维钙钛矿纳米晶质量占总质量的0.1～20.0％。
作为优选的技术方案，所述步骤5)中聚苯乙烯的甲苯溶液中的聚苯乙烯质量占总质量的0.1～20.0％。
作为优选的技术方案，所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与聚苯乙烯的甲苯溶液体积比为1:100。
作为优选的技术方案，所述旋涂法具体为：混合液以每30秒100rpm的速度旋涂在玻璃片上，自然干燥后形成薄膜，制成玻璃基薄膜荧光型太阳能聚光器。
作为优选的技术方案，所述滴涂法具体为：使用吸管吸取适量的混合液轻轻滴至玻璃片，同时匀速移动所述吸管，任滴落的混合液的液滴在玻璃片自然铺展，自然晾干，制成玻璃基薄膜荧光型太阳能聚光器。
作为优选的技术方案，所述混合液为甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与所述聚苯乙烯的甲苯溶液混合均匀的混合液。
由于采用了上述技术方案一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，1)将碳酸铯与油酸进行混合，所述碳酸铯与油酸的质量比为1:5～10，混合后抽真空，真空状态下加热至120～140℃，搅拌50～70min，搅拌转速为500～1000r/min,得到油酸铯前驱体；2)取0.2～2mL溴化铅的N,N-二甲基甲酰胺溶液、3～30μL氢溴酸溶液、0.02～0.2mL油酸、0.01～0.1mL油胺进行振荡，混合后得到混合溶液；
3)取步骤1)制成的0.1～0.3mL油酸铯前驱体与5～15mL正己烷、1～3mL油酸加入到玻璃盛放器皿中，随后在30～80％湿度、18～28℃环境下用磁子持续搅拌，在不断的搅拌的同时将步骤2)制备的混合溶液一次注射入其中，继续搅拌8～12分钟；4)搅拌停止后，将玻璃盛放器皿中的混合物转移至离心管中，在7500～8500r/min的转速下离心管离心2～4min,倒掉离心管内上层废液，将离心管底部沉淀物分散于甲苯中，得到分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶；5)将步骤4)制成的分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶加入到聚苯乙烯的甲苯溶液中，超声50～70s,使甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与所述聚苯乙烯的甲苯溶液混合均匀，得到混合液；6)将步骤5)中的混合液通过旋涂法或者滴涂法法制成玻璃基薄膜荧光性太阳能聚光器。
本发明的优点：
1)采用本发明的技术方案，荧光材料的合成方法简单，零维钙钛矿(Cs4PbBr6)纳米晶在室温空气环境中就能完美合成，并且合成过程所涉及的只是简单的混合、注射操作，不需要使用复杂仪器，除此之外，这种合成方法可以扩大几十倍大量合成零维钙钛矿，有利于工业生产。
2)本发明采用的荧光材料—零维钙钛矿(Cs4PbBr6)纳米晶所展现的光学性质非常有利于提高荧光型太阳能聚光器的效率：极高的固态荧光量子产率(58％)；且相对于三维钙钛矿的吸收光谱和发射光谱的严重重叠，零维钙钛矿(Cs4PbBr6)的斯托克斯位移大，使吸收光谱与发射光谱的重叠很少，几乎不存在重吸收，重吸收效应被极大的减弱。
3)采用本发明的技术方案，荧光型太阳能聚光器的制备工艺简单，旋涂法与滴涂法不涉及操作复杂的仪器；零维钙钛矿在与聚合物充分混合后，简单的旋涂或者滴涂操作就能在大面积的玻璃板形成很均匀薄膜，并且同时拥有很好的吸收和透光性能，使荧光型太阳能聚光器的外部光学效率得到明显提高。
附图说明
图1是使用本发明的方法合成的零维钙钛矿(Cs4PbBr6)纳米晶的表征图，其中，图1a为零维钙钛矿纳米晶的TEM图；图1b为零维钙钛矿纳米晶的尺寸分布；图1c为零维钙钛矿纳米晶的XRD衍射图；
图2是本发明实施的基于零维钙钛矿(Cs4PbBr6)纳米晶的荧光型太阳能聚光器工作原理示意图及实例图片；
图3是本发明实施的零维钙钛矿(Cs4PbBr6)与三维钙钛矿(CsPbBr3)及分别基于此的荧光型太阳能聚光器的光学性质的表征；其中，图3a为CsPbBr3和Cs4PbBr6纳米晶在胶体溶液或聚苯乙烯薄膜中的吸收和发射光谱；图3b为基于Cs4PbBr6纳米晶的荧光型太阳能聚光器在不同检测距离下的发射光谱；图3c,图3d分别为以检测距离为函数的积分荧光强度和发射峰位置；
图4是分别基于零维钙钛矿(Cs4PbBr6)与三维钙钛矿(CsPbBr3)的荧光型太阳能聚光器测量和计算得到的外部光学效率。
具体实施方式
为了弥补以上不足，本发明提供了一种基于零维钙钛矿的太阳能聚光器的制作方法以解决上述背景技术中的问题。
一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，包括下列步骤：
1)将碳酸铯与油酸进行混合，所述碳酸铯与油酸的质量比为1:5～10，混合后抽真空，真空状态下加热至120～140℃，搅拌50～70min，搅拌转速为500～1000r/min，得到油酸铯前驱体；
2)取0.2～2mL溴化铅的N,N-二甲基甲酰胺溶液、3～30μL氢溴酸溶液、0.02～0.2mL油酸、0.01～0.1mL油胺进行振荡，混合后得到混合溶液；
3)取步骤1)制成的0.1～0.3mL油酸铯前驱体与5～15mL正己烷、1～3mL油酸加入到玻璃盛放器皿中，随后在30～80％湿度、18～28℃环境下用磁子持续搅拌，在不断的搅拌的同时将步骤2)制备的混合溶液一次注射入其中，继续搅拌8～12分钟；
4)搅拌停止后，将玻璃盛放器皿中的混合物转移至离心管中，在7500～8500r/min的转速下离心管离心2～4min,倒掉离心管内上层废液，将离心管底部沉淀物分散于甲苯中，得到分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶；
5)将步骤4)制成的分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶加入到聚苯乙烯的甲苯溶液中，超声50～70s,使甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与所述聚苯乙烯的甲苯溶液混合均匀，得到混合液；
6)将步骤5)中的混合液通过旋涂法或者滴涂法法制成玻璃基薄膜荧光性太阳能聚光器。
所述步骤3)中的磁子持续搅拌转速为1000～1500r/min；所述混合溶液在3s内一次注射入；所述继续搅拌转速为1000～1500r/min。
作为优选的技术方案，所述步骤4)制成的零维钙钛矿纳米晶的单颗粒尺寸为97～157nm。
所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶中零维钙钛矿纳米晶质量占总质量的0.1～20.0％。
所述步骤5)中聚苯乙烯的甲苯溶液中的聚苯乙烯质量占总质量的0.1～20.0％。
所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与聚苯乙烯的甲苯溶液体积比为1:100。
所述旋涂法具体为：混合液以每30秒100rpm的速度旋涂在玻璃片上，自然干燥后形成薄膜，制成玻璃基薄膜荧光型太阳能聚光器。
所述滴涂法具体为：使用吸管吸取适量的混合液轻轻滴至玻璃片，同时匀速移动所述吸管，任滴落的混合液的液滴在玻璃片自然铺展，自然晾干，制成玻璃基薄膜荧光型太阳能聚光器。
所述混合液为甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与所述聚苯乙烯的甲苯溶液混合均匀的混合液。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
荧光型太阳能聚光器的荧光材料--零维钙钛矿(Cs4PbBr6)纳米晶的具体合成方法如下:
1)取2.25g碳酸铯和12.6mL油酸混合，抽真空，加热至120℃，搅拌50min，搅拌转速为500r/min,制得油酸铯前驱体；
2)取0.2mL溴化铅的N,N-二甲基甲酰胺溶液、3μL氢溴酸溶液、0.02mL油酸、0.01mL油胺进行振荡，混合后得到混合溶液；
3)取步骤1)制成的0.1mL油酸铯前驱体与5mL正己烷、1mL油酸加入到50mL三颈圆底烧瓶中，随后在30％湿度、18℃环境下用磁子持续搅拌，在不断的搅拌的同时将步骤2)制备的混合溶液一次注射入其中，继续搅拌8分钟；
4)搅拌停止后，将玻50mL三颈圆底烧瓶中的混合物转移至离心管中，在7500r/min的转速下离心管离心2min,倒掉离心管内上层废液，将离心管底部沉淀物分散于2mL甲苯中，得到分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶；
5)将步骤4)制成的分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶加入到聚苯乙烯的甲苯溶液中，超声50s,使甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与所述聚苯乙烯的甲苯溶液混合均匀，得到混合液；
6)将步骤5)中的混合液通过旋涂法或者滴涂法法制成玻璃基薄膜荧光性太阳能聚光器。
所述步骤3)中的磁子持续搅拌转速为1000r/min；所述混合溶液在3s内一次注射入；所述继续搅拌转速为1000r/min。
所述步骤4)制成的零维钙钛矿纳米晶的单颗粒尺寸为97～157nm。
所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶中零维钙钛矿纳米晶质量占总质量的0.1％。
所述步骤5)中聚苯乙烯的甲苯溶液中的聚苯乙烯质量占总质量的0.1％。
所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与聚苯乙烯的甲苯溶液体积比为1:100。
实施例2
荧光型太阳能聚光器的荧光材料--零维钙钛矿(Cs4PbBr6)纳米晶的具体合成方法如下:
1)取2.25g碳酸铯和25.3mL油酸混合，抽真空，加热至140℃，搅拌70min，搅拌转速为1000r/min,制得油酸铯前驱体；
2)取2mL溴化铅的N,N-二甲基甲酰胺溶液、30μL氢溴酸溶液、0.2mL油酸、0.1mL油胺进行振荡，混合后得到混合溶液；
3)取步骤1)制成的0.3mL油酸铯前驱体与15mL正己烷、3mL油酸加入到50mL三颈圆底烧瓶中，随后在80％湿度、28℃环境下用磁子持续搅拌，在不断的搅拌的同时将步骤2)制备的混合溶液一次注射入其中，继续搅拌12分钟；
4)搅拌停止后，将玻50mL三颈圆底烧瓶中的混合物转移至离心管中，在8500r/min的转速下离心管离心4min,倒掉离心管内上层废液，将离心管底部沉淀物分散于2mL甲苯中，得到分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶；
5)将步骤4)制成的分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶加入到聚苯乙烯的甲苯溶液中，超声70s,使甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与所述聚苯乙烯的甲苯溶液混合均匀，得到混合液；
6)将步骤5)中的混合液通过旋涂法或者滴涂法法制成玻璃基薄膜荧光性太阳能聚光器。
所述步骤3)中的磁子持续搅拌转速为1500r/min；所述混合溶液在3s内一次注射入；所述继续搅拌转速为1500r/min。
所述步骤4)制成的零维钙钛矿纳米晶的单颗粒尺寸为97～157nm。
所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶中零维钙钛矿纳米晶质量占总质量的20.0％。
所述步骤5)中聚苯乙烯的甲苯溶液中的聚苯乙烯质量占总质量的20.0％。
所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与聚苯乙烯的甲苯溶液体积比为1:100。
实施例3
荧光型太阳能聚光器的荧光材料--零维钙钛矿(Cs4PbBr6)纳米晶的具体合成方法如下:
1)取2.25g碳酸铯和18.9mL油酸混合，抽真空，加热至130℃，搅拌60min，搅拌转速为800r/min，制得油酸铯前驱体；
2)取1mL溴化铅的N,N-二甲基甲酰胺溶液、15μL氢溴酸溶液、0.1mL油酸、0.05mL油胺进行振荡，混合后得到混合溶液；
3)取步骤1)制成的0.2mL油酸铯前驱体与10mL正己烷、2mL油酸加入到50mL三颈圆底烧瓶中，随后在35％湿度、20℃环境下用磁子持续搅拌，在不断的搅拌的同时将步骤2)制备的混合溶液一次注射入其中，继续搅拌10分钟；
4)搅拌停止后，将玻50mL三颈圆底烧瓶中的混合物转移至离心管中，在8000r/min的转速下离心管离心3min,倒掉离心管内上层废液，将离心管底部沉淀物分散于2mL甲苯中，得到分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶；
5)将步骤4)制成的分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶加入到聚苯乙烯的甲苯溶液中，超声60s,使甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与所述聚苯乙烯的甲苯溶液混合均匀，得到混合液；
6)将步骤5)中的混合液通过旋涂法或者滴涂法法制成玻璃基薄膜荧光性太阳能聚光器。
所述步骤3)中的磁子持续搅拌转速为1200r/min；所述混合溶液在3s内一次注射入；所述继续搅拌转速为1200r/min。
所述步骤4)制成的零维钙钛矿纳米晶的单颗粒尺寸为97～157nm。
所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶中零维钙钛矿纳米晶质量占总质量的12％。
所述步骤5)中聚苯乙烯的甲苯溶液中的聚苯乙烯质量占总质量的12％。
所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与聚苯乙烯的甲苯溶液体积比为1:100。
实施例4
荧光型太阳能聚光器的荧光材料--零维钙钛矿(Cs4PbBr6)纳米晶的具体合成方法如下:
1)取2.25g碳酸铯和21.5mL油酸混合，抽真空，加热至130℃，搅拌1h，搅拌转速为1000r/min,制得油酸铯前驱体；
2)取步骤1)中的0.2mL油酸铯前驱体、10mL正己烷、2mL油酸加入到50mL三颈圆底烧瓶中，在空气室温环境中用磁子搅拌,磁子搅拌为1500r/min；
3)取1mL 0.03M溴化铅(PbBr2)的N,N-二甲基甲酰胺溶液、15μL氢溴酸溶液(HBr，48wt％)、0.1mL油酸、0.05mL油胺充分的振荡，振荡时间≥30s，混合；
4)在搅拌转速为1500r/min下不断的搅拌，将步骤3)中的混合物在3s以内一次注射进入步骤2)的混合物中，保持搅拌转速为1500r/min继续搅拌10分钟；
5)10分钟后，停止搅拌，转移混合物至离心管，在8000rpm的转速下离心3分钟，产品--Cs4PbBr6纳米晶沉淀在离心管底部，倒掉上层废液，将管底固体产品重新分散在2mL甲苯中；
6)合成得到的样品表征如图1所示，如图1c所示，根据其XRD衍射峰确定纳米晶为零维钙钛矿--Cs4PbBr6，图1a,图1b显示，Cs4PbBr6纳米晶的单颗粒尺寸在97—157nm。
实施例5
基于零维钙钛矿(Cs4PbBr6)纳米晶的荧光型太阳能聚光器具体制备方法如下：
1)将实施例4合成得到的钙钛矿纳米晶胶体(4.0wt％)加入到聚苯乙烯的甲苯溶液(2.5wt％)中，体积比1：100，超声1分钟，使钙钛矿纳米晶与聚苯乙烯混合均匀。
2)使用步骤1)中的钙钛矿纳米晶与聚苯乙烯的均匀混合物制成10×10×0.4cm3玻璃基薄膜荧光型太阳能聚光器，有两种方法：
旋涂法：以每30秒100rpm的速度旋涂在玻璃片上；
滴涂法：使用吸管吸取适量混合物轻轻滴至玻璃片，同时匀速移动吸管，任液滴在玻璃片自然铺展，自然晾干。
3)图2展示了制备得到的荧光型太阳能聚光器及其工作原理，图2的上半部分表示玻璃基底上的零维钙钛矿薄膜在吸收了太阳光的能量后，发射出的绿光在玻璃基底内部全反射到玻璃基底的侧面的光伏板上；图2下半部分是制备得到的荧光型太阳能聚光器实际展示，玻璃基底的厚度为4mm，钙钛矿的薄膜为300μm。从图2下半部左侧图片可以看出，在室内明亮环境下，荧光型太阳能聚光器依然具有优良的透光性，从图2下半部右侧图片表明，在暗室中，一束阳光照射到荧光型太阳能聚光器，玻璃基底侧面有明显的发光，说明钙钛矿发出的光在玻璃基底全反射。
实施例6
零维钙钛矿(Cs4PbBr6)纳米晶和基于零维钙钛矿的荧光型太阳能聚光器光学性能及其与三维钙钛矿(以CsPbBr3为例)的对比如下:
1)相比三维钙钛矿，本发明的改进为，零维钙钛矿的斯托克斯位移远远大于三维钙钛矿，吸收和发射光谱的重叠更少，重吸收相比三维钙钛矿大大减弱。图3a分别展示了零维钙钛矿(图3a上部)和三维钙钛矿(图3a下部)的吸收和发射光谱，由图中可以看出，分别在胶体和薄膜状态(荧光型太阳能聚光器)下，零维钙钛矿与三维钙钛矿的发射峰都没有明显的变化；同时根据两种钙钛矿的吸收峰与发射峰位置对比，发现零维钙钛矿的斯托克斯位移达到1.46eV(196nm)，而三维钙钛矿只有0.05eV(12nm)。
2)为了进一步展现零维钙钛矿的性能，改变了垂直照射点与荧光型太阳能聚光器边缘(荧光信号采集处)的距离，测试其荧光信号。发现随着距离延长(1.5cm到7.5cm，即光子行进的距离)，零维钙钛矿的发射波长几乎没变，而相比之下，三维钙钛矿的发射峰发生了明显的红移(图3b，图3d)。图3c展示了零维钙钛矿与三维钙钛矿的积分荧光强度对比，发现零维钙钛矿存在一定的重吸收，但强度衰减程度较三维钙钛矿的明显更弱。
综上，与三维钙钛矿相比，由于零维钙钛矿的斯托克斯位移更大，吸收光谱和发射光谱的重叠更少，重吸收效应更弱。
实施例7
基于零维钙钛矿的荧光型太阳能聚光器外部光学效率测试如下：
将功率计直接耦合到太阳能聚光器的边缘，聚光器的尺寸为10×10×0.4cm3，使用1.5AM太阳光模拟器(100mW·cm-2)垂直于表面照射聚光器；除了将聚光器的一个边缘与功率计耦合，其他三个边缘和底部都没有与光学镜和折射器耦合。外部光学效率(ηopt)计算如下：
Pout是边缘上荧光型太阳能聚光器的功率强度，Pin是直接照射下表面上荧光型太阳能聚光器的功率强度，Aedge是荧光型太阳能聚光器边缘的面积，ALSC是荧光型太阳能聚光器顶部的面积，G是系数(6.25)。
图4展示了零维与三维钙钛矿荧光型太阳能聚光器的外部光学效率的比较，可以看出，当荧光量子产率为100时，横向尺寸为100cm2时最大ηopt为7.5％，横向尺寸为1m2时最大ηopt为4.5％，这是基于三维钙钛矿(CsPbBr3)的聚光器的2倍。事实证明，基于荧光量子产率为45％的零维钙钛矿的太阳能聚光器可以实现与三维钙钛矿等效的性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (9)

1.一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，其特征在于,包括下列步骤：
1)将碳酸铯与油酸进行混合，所述碳酸铯与油酸的质量比为1:5～10，混合后抽真空，真空状态下加热至120～140℃，搅拌50～70min，搅拌转速为500～1000r/min，得到油酸铯前驱体；
2)取0.2～2mL溴化铅的N,N-二甲基甲酰胺溶液、3～30μL氢溴酸溶液、0.02～0.2mL油酸、0.01～0.1mL油胺进行振荡，混合后得到混合溶液；
3)取步骤1)制成的0.1～0.3mL油酸铯前驱体与5～15mL正己烷、1～3mL油酸加入到玻璃盛放器皿中，随后在30～80％湿度、18～28℃环境下用磁子持续搅拌，在不断的搅拌的同时将步骤2)制备的混合溶液一次注射入其中，继续搅拌8～12分钟；
4)搅拌停止后，将玻璃盛放器皿中的混合物转移至离心管中，在7500～8500r/min的转速下离心管离心2～4min,倒掉离心管内上层废液，将离心管底部沉淀物分散于甲苯中，得到分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶；
5)将步骤4)制成的分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶加入到聚苯乙烯的甲苯溶液中，超声50～70s,使甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与所述聚苯乙烯的甲苯溶液混合均匀，得到混合液；
6)将步骤5)中的混合液通过旋涂法或者滴涂法法制成玻璃基薄膜荧光性太阳能聚光器。
2.如权利要求1所述的一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，其特征在于：所述步骤3)中的磁子持续搅拌转速为1000～1500r/min；所述混合溶液在3s内一次注射入；所述继续搅拌转速为1000～1500r/min。
3.如权利要求1所述的一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，其特征在于：所述步骤4)制成的零维钙钛矿纳米晶的单颗粒尺寸为97～157nm。
4.如权利要求1所述的一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，其特征在于：所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶中零维钙钛矿纳米晶质量占总质量的0.1～20.0％。
5.如权利要求1所述的一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，其特征在于：所述步骤5)中聚苯乙烯的甲苯溶液中的聚苯乙烯质量占总质量的0.1～20.0％。
6.如权利要求1所述的一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法,其特征在于：所述步骤5)中分散于甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与聚苯乙烯的甲苯溶液体积比为1:100。
7.如权利要求1所述的一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，其特征在于，所述旋涂法具体为：混合液以每30秒100rpm的速度旋涂在玻璃片上，自然干燥后形成薄膜，制成玻璃基薄膜荧光型太阳能聚光器。
8.如权利要求1所述的一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，其特征在于，所述滴涂法具体为：使用吸管吸取适量的混合液轻轻滴至玻璃片，同时匀速移动所述吸管，任滴落的混合液的液滴在玻璃片自然铺展，自然晾干，制成玻璃基薄膜荧光型太阳能聚光器。
9.如权利要求7或8所述的一种基于零维钙钛矿纳米晶的太阳能聚光器的制作方法，其特征在于：所述混合液为甲苯中的零维钙钛矿纳米晶与所述聚苯乙烯的甲苯溶液混合均匀的混合液。
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