CN112812772B - Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法 - Google Patents

Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法，将碘化铅与碘化铯以1:5的摩尔比溶解在由DMF和DMSO以4：1的体积比混合后的溶剂中，经过旋涂退火形成Cs/Pb/I钙钛矿材料薄膜。该制备方法在制备过程中，仅需要100℃的退火温度，显著低于现有技术中的退火温度，使得整个制备过程更简单，对试验环境、设备的要求更低。此外，该制备方法制备得到的Cs/Pb/I钙钛矿材料在室温空气下存放较长时间后依然能够保持原本的光致发光光谱，具有较好的稳定性。

Description

Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法
技术领域
本发明属于钙钛矿材料研究领域，尤其涉及一种Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法。
背景技术
近年来，有机-无机杂化钙钛矿材料由于长的载流子扩散长度、高的光吸收效率以及可调节的带隙被广泛应用于太阳能电池、发光材料、光电探测器等光电技术领域。这类钙钛矿材料的稳定性成为其能否商业化极其重要的因素：有机-无机杂化钙钛矿中的有机组分在热力学上具有不稳定性，光照条件下、加热条件下或者潮湿环境下，都会诱导有机组分缓慢挥发从而导致该类钙钛矿降解失效。与之相比之下，全无机钙钛矿材料能够避免有机组分的挥发，从而有望能够从根本上解决组分稳定性问题。
在全无机钙钛矿材料家族中，Cs/Pb/I体系钙钛矿材料凭借其理想的禁带宽度成为全无机钙钛矿中最具有潜力的光伏材料。相对于其他全无机钙钛矿材料，Cs/Pb/I体系钙钛矿材料的带隙只有1.73eV，是最合适的带隙，而其他的全无机钙钛矿材料的带隙过宽，导致能量转换效率较低。
现有技术中，制备Cs/Pb/I体系钙钛矿材料的方法通常是将CsI与PbI2以1:1的比例溶解在DMF：DMSO＝4：1的溶剂中，经过旋涂退火形成薄膜。而当CsI与PbI2以1:1比例配置的时候，只有当退火温度达到330℃以上，才能形成黑色相。
更关键的是，即便Cs/Pb/I体系钙钛矿材料不存在组分稳定性问题，由于自身的结构特点，同样存在稳定性问题。在室温条件下，Cs/Pb/I体系钙钛矿材料的立方相在空间正交方向上无限延展由铅碘八面体构成的三维骨架(即钙钛矿结构)无法维持并迅速转变为非钙钛矿结构的正交相(δ相)。因此，在室温环境下，Cs/Pb/I体系钙钛矿材料会由于相变导致无法维持原本的光致发光光谱，使得这种材料在实际应用中受到极大的限制。
另外，现有技术中制备方法中，会将CsPbI前驱体溶液与聚合物材料复合。采用这样的制备方法，则会导致Cs/Pb/I体系钙钛矿材料的光致发光的中心波长蓝移。例如，当CsI与PbI2以1:1的比例与聚偏二氟乙烯(PVDF)材料复合时，会导致其光致发光的中心波长从701纳米偏移至669纳米。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法。
<方案一>
本发明提供了一种Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，将碘化铅和碘化铯以1:5的摩尔比溶解于第一溶剂中，进行搅拌，得到第一溶液；步骤二，将第一溶液在洁净的玻璃片上进行旋涂；步骤三，将旋涂后的玻璃片进行退火，得到载有Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料的玻璃片，其中，第一溶剂为二甲基甲酰胺与二甲基亚砜以4:1的体积比混合而成的混合溶液。
在本发明提供的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，碘化铅与第一溶剂的的质量体积比为(0.023g:450μL)～(0.023g:550μL)。
在本发明提供的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，进行搅拌的温度为60℃，时间为12h。
在本发明提供的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，旋涂的条件为：旋涂转速3000转/分钟，旋涂时间30s。
在本发明提供的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，退火的条件为：退火温度100℃，退火时间6min。
<方案二>
本发明还提供了另一种Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，将碘化铅和碘化铯以1:5的摩尔比溶解于第一溶剂中，进行搅拌，得到第二溶液；步骤2，将聚偏二氟乙烯溶解于第一溶剂中，进行搅拌，得到第三溶液；步骤3，将第二溶液与第三溶液进行混合，进行搅拌，得到第四溶液；步骤4，将第四溶液在洁净的玻璃片上进行旋涂；步骤5，将旋涂后的玻璃片进行退火，得到载有Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料的玻璃片，其中，第一溶剂为二甲基甲酰胺与二甲基亚砜以4:1的体积比混合而成的混合溶液。
在本发明提供的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，碘化铅与第一溶剂的的质量体积比为(0.03g:5000μL)～(0.04g:5000μL)。
在本发明提供的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，聚偏二氟乙烯与第一溶剂的质量体积比为(0.09g:1000μL)～(0.11g:1000μL)。
在本发明提供的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，第二溶液与第三溶液的体积比为(1.5:5)～(2.5:5)。
在本发明提供的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，进行搅拌的温度为60℃，时间为12h，步骤2中，进行搅拌为在超声条件下搅拌4h，步骤3中，进行搅拌为以600转/分钟的转速搅拌时间为4h。
在本发明提供的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，旋涂的条件为：旋涂转速3000转/分钟，旋涂时间30s。
在本发明提供的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，退火的条件为：退火温度100℃，退火时间6min。退火的条件为：退火温度100℃，退火时间6min。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法，因为将碘化铅和碘化铯以1:5的摩尔比溶解在第一溶剂中，该第一溶剂为二甲基甲酰胺与二甲基亚砜以4:1的体积比混合而成的混合溶液，因此，在后续退火步骤中，仅需要100℃的退火温度，就能制备得到Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料，该显著低于现有技术中的退火温度，使得整个制备过程更简单，对试验环境、设备的要求更低。
此外，通过本发明的上述制备方法制备得到的Cs/Pb/I钙钛矿材料，在室温空气下存放30天后依然能够保持原本的光致发光光谱，即，该制备方法提高了Cs/Pb/I钙钛矿材料在室温下的稳定性，使得该材料能够胜任室温下的应用场景。
另外，通过本发明提供的制备方法得到的Cs/Pb/I钙钛矿材料，其光致发光的中心波长没有发生偏移，仍然保持在701纳米。
附图说明
图1是本发明的实施例1中制备得到的钙钛矿薄膜材料在UV照射下的实物图；
图2是本发明的实施例1中制备得到的钙钛矿材料的光致发光光谱图；
图3是本发明的实施例1中制备得到的钙钛矿材料在室温下存放5天后测量的光致发光光谱图；
图4是本发明的实施例2中制备得到的钙钛矿薄膜在照射下的实物图；
图5是本发明的实施例2中制备得到的钙钛矿材料的光致发光光谱图；
图6是本发明的实施例2中制备得到的钙钛矿材料在室温下存放30天后测量的光致发光光谱图。
具体实施方式
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，以下实施例结合附图对本发明Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法作具体阐述。
<实施例1>
本实施例提供了一种Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，将0.023g碘化铅和0.064g碘化铯溶解于500μL第一溶剂中，在60℃条件下搅拌12h，得到第一溶液。其中，第一溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)与二甲基亚砜(DMSO)以4:1的体积比混合而成的混合溶液。
步骤2，将第一溶液在洁净的玻璃片上进行旋涂，旋涂条件具体为：旋涂转速3000转/分钟，旋涂时间时间30s。
步骤3，将旋涂后的玻璃片在100℃条件下进行退火6min，得到载有Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料的玻璃片。其中，该Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料，又叫Cs/Pb/I钙钛矿材料或Cs/Pb/I钙钛矿UV光致发光材料。
采用实施例1提供的制备方法得到的Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料的实物图如图1所示，用肉眼观察可发现其在紫外光的激发下发出明显的红光。其中，四个角的部分发光较强(附图1中颜色较淡的部分)，中间部分发光较暗(附图1中颜色较深的部分)。
采用实施例1提供的制备方法得到的Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料的光致发光光谱图(PL光谱图)如图2所示。在将该材料在室温空气中保存5天后，再次测量该材料的光致发光光谱图，如图3所示。可见，在室温空气中保存5天后，该材料的光致发光中心波长基本没有变化，即维持了较好的稳定性。
此外，采用实施例1提供的制备方法得到的Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料，在制备完成后也没有发生光致发光中心波长的蓝移，因此还解决了背景技术中所提及的光致发光的中心波长蓝移问题。
<实施例2>
本实施例提供了一种Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，将0.035g碘化铅和0.098g碘化铯溶解于5000μL第一溶剂中，在60℃条件下搅拌12h，得到第二溶液。
步骤2，将0.1g聚偏二氟乙烯(PVDF)溶解于1000μL第一溶剂中，在超声条件下搅拌4h，得到第三溶液。
其中，步骤1和步骤2中的第一溶剂均为由二甲基甲酰胺(DMF)与二甲基亚砜(DMSO)以4:1的体积比混合而成的混合溶液。该第一溶剂配置好以后，可以分成两份，一份用于步骤1使用，另一份用于步骤2使用。
步骤3，将400μL第二溶液与1000μL第三溶液进行混合，在600转/分钟的搅拌速度下搅拌时间为4h，得到第四溶液。
步骤4，将第四溶液在洁净的玻璃片上进行旋涂，旋涂条件具体为：旋涂转速3000转/分钟，旋涂时间时间30s。
步骤5，将旋涂后的玻璃片在100℃条件下进行退火6min，得到载有Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料的玻璃片。其中，该Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料，又叫Cs/Pb/I钙钛矿材料或Cs/Pb/I钙钛矿UV光致发光材料。
采用实施例2提供的制备方法得到的Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料的实物图如图4所示，用肉眼观察可发现其在紫外光的激发下发出明显的红光。
采用实施例2提供的制备方法得到的Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料的光致发光光谱图(PL光谱图)如图5所示。在将该材料在室温空气中保存30天后，再次测量该材料的光致发光光谱图，如图6所示。可见，在室温空气中保存30天后，该材料的光致发光中心波长基本没有变化，即维持了较好的稳定性。
此外，采用实施例2提供的制备方法得到的Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料，在制备完成后也没有发生光致发光中心波长的蓝移，因此还解决了背景技术中所提及的光致发光的中心波长蓝移问题。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将碘化铅和碘化铯以1:5的摩尔比溶解于第一溶剂中，进行搅拌，得到第一溶液，其中，所述碘化铅与所述第一溶剂的的质量体积比为(0.023g:450μL)～(0.023g:550μL)；进行搅拌的温度为60℃，时间为12h；
步骤二，将所述第一溶液在洁净的玻璃片上进行旋涂，所述旋涂的条件为：旋涂转速3000转/分钟，旋涂时间30s；
步骤三，将旋涂后的所述玻璃片进行退火，得到载有Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料的玻璃片，退火温度100℃，退火时间6min，
其中，所述第一溶剂为二甲基甲酰胺与二甲基亚砜以4:1的体积比混合而成的混合溶液。
2.一种Cs/Pb/I钙钛矿材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将碘化铅和碘化铯以1:5的摩尔比溶解于第一溶剂中，进行搅拌，得到第二溶液，所述碘化铅与所述第一溶剂的的质量体积比为(0.03g:5000μL)～(0.04g:5000μL)；
步骤2，将聚偏二氟乙烯溶解于第一溶剂中，在超声条件下搅拌4h，得到第三溶液，所述聚偏二氟乙烯与所述第一溶剂的质量体积比为(0.09g:1000μL)～(0.11g:1000μL)；
步骤3，将所述第二溶液与所述第三溶液进行混合，以600转/ 分钟的转速搅拌4h，得到第四溶液，所述第二溶液与所述第三溶液的体积比为(1.5:5)～(2.5:5)；
步骤4，将所述第四溶液在洁净的玻璃片上进行旋涂，所述旋涂的条件为：旋涂转速3000转/分钟，旋涂时间30s；
步骤5，将旋涂后的所述玻璃片进行退火，得到载有Cs/Pb/I钙钛矿薄膜材料的玻璃片，
其中，所述第一溶剂为二甲基甲酰胺与二甲基亚砜以4:1的体积比混合而成的混合溶液。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107564978A (zh) * 2017-08-30 2018-01-09 合肥工业大学 一种铯铅溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的光伏器件
CN109449311A (zh) * 2018-09-13 2019-03-08 华南理工大学 一种钙钛矿薄膜及其制备方法与应用
CN112064115A (zh) * 2020-08-11 2020-12-11 南京航空航天大学 一种Cs4PbI6钙钛矿晶体与制备方法及应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104861958B (zh) * 2015-05-14 2017-02-15 北京理工大学 一种钙钛矿/聚合物复合发光材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107564978A (zh) * 2017-08-30 2018-01-09 合肥工业大学 一种铯铅溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的光伏器件
CN109449311A (zh) * 2018-09-13 2019-03-08 华南理工大学 一种钙钛矿薄膜及其制备方法与应用
CN112064115A (zh) * 2020-08-11 2020-12-11 南京航空航天大学 一种Cs4PbI6钙钛矿晶体与制备方法及应用

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