CN118308790A - 一种可调控双a位杂化铁电钙钛矿单晶光伏器件及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶光伏器件及其制备方法与应用，属于钙钛矿太阳能技术领域。本发明直接利用铁电单晶的体光伏效应制备低维卤化物钙钛矿光伏器件，反常光伏效应可产生超越带隙极限的光生电压，极大的提高了光伏器件的光电转化效率。本发明提供了水热法生长可调控的双A位低维铁电单晶的生长方法，极大的提高了生产效率，为双A位卤化物钙钛矿晶体的生长提供了新思路。本发明为双A位铁电单晶提供了具有不同官能团的双A位分子组合，应用不同有机分子的不同理化性质，制备具有不同性质的铁电光伏器件。
Description
技术领域
本发明涉及钙钛矿太阳能技术领域，特别是涉及一种可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶光伏器件及其制备方法与应用。
背景技术
近年来，钙钛矿光伏器件成为全球热点，但由于其环境的湿稳定性较差、光吸收范围有限、电子运动性能较差等问题，极大地限制了钙钛矿光伏器件的商业化的进程。
由于双A位低维铁电钙钛矿铁电体具有质量轻、柔韧性佳、便于加工、成本低、生物相容性好、环境友好、可实现直流输出等优点，逐渐引起研究者的极大兴趣。同时，通过在A位引入一种或两种有机阳离子，能有效隔绝空气中的水分和氧气，极大的提高了其环境稳定性。然而，到目前为止，对于这种双A位低维铁电钙钛矿单晶器件的设计、性能研究等相关领域的研究还缺乏系统性的研究。
该种低维铁电钙钛矿的单晶器件的关键在于低维铁电钙钛矿单晶的设计。近年来，分子铁电体取得了一些重大突破，如二异丙基溴化铵(DIPAB)分子铁电体的极化强度(PS)和居里温度(TC)可以比肩无机陶瓷，极大地促进了分子铁电材料的发展，然而大多数的有机分子铁电体的压电性能及稳定性远低于无机陶瓷铁电体，严重阻碍了分子铁电体的发展。具有高压电系数、较高居里温度和多极轴的双A位低维铁电钙钛矿铁电体的出现不仅克服了分子铁电材料较弱的压电性和不稳定性等缺点，还弥补了传统无机材料存在的居里温度低、易疲劳等问题。不过，作为一种新型的铁电体，双A位低维铁电钙钛矿铁电材料也不是尽善尽美的，还存在许多亟待解决的问题。
双A位低维铁电钙钛矿铁电体是一种新型的铁电材料，目前还缺乏理论指导：尽管已经有部分双A位低维铁电钙钛矿铁电材料被报道，但对于其结构与性能之间的关系，还没有建立起完整的理论模型。这使得材料的设计和优化变得困难，需要依赖试错法和经验。此外，在双A位低维铁电钙钛矿铁电材料中，有机分子起着重要的作用，对材料的性能和稳定性有着重要影响。因此，选择合适的有机分子并实现对其结构和组装方式的调控成为一个重要问题。另外，双A位低维铁电钙钛矿铁电材料的结构非常复杂，这使得材料的结构设计变得复杂，难以准确控制结构中的有机-无机界面和晶格缺陷等关键特征。双A位低维铁电钙钛矿铁电材料的稳定性与其可调性之间存在着一种平衡关系。当增加材料的稳定性时，可调性往往会受到限制；而追求高可调性可能会导致材料的不稳定性。因此，设计出具有良好稳定性和可调性的材料仍然是一个挑战。双A位低维铁电钙钛矿铁电材料的长期稳定性和使用寿命仍然是一个挑战。材料的退化和劣化问题限制了其在实际应用中的可靠性和使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶光伏器件及其制备方法与应用，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明的技术方案之一，一种可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶，所述双A位包含两种A位阳离子，其中至少一种为有机阳离子；
所述双A位杂化铁电钙钛矿单晶为A1A2BnX3n+1；
所述A1A2BnX3n+1中，A1和A2为不同的有机阳离子或金属阳离子，B为Pb2+、Sn2+或Ge2+中的任意一种，n为0、1或2，X为Cl-、Br-或I-中的任意一种；
本发明的技术方案之二，所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶的制备方法，包括以下步骤：
1)将有机阳离子源或金属阳离子源与Pb2+源、Sn2+源或Ge2+源和Br-源溶解于溶剂中，加热搅拌，得到钙钛矿单晶的饱和前驱体溶液；
2)结晶得到所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶。
本发明的技术方案之三，一种光伏器件，在所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶的表面上蒸镀电极即为所述光伏器件。
基于上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
1)本发明直接利用铁电单晶的体光伏效应制备低维卤化物钙钛矿光伏器件，反常光伏效应可产生超越带隙极限的光生电压，极大的提高了光伏器件的光电转化效率。
2)本发明提供了水热法生长可调控的双A位低维铁电单晶的生长方法，极大的提高了生产效率，为双A位卤化物钙钛矿晶体的生长提供了新思路。
3)本发明为双A位铁电单晶提供了具有不同官能团的双A位分子组合，应用不同有机分子的不同理化性质，制备具有不同性质的铁电光伏器件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例及对比例制备的具有铁电性能的钙钛矿型光伏器件的结构示意图；
图2为实施例1制备的具有铁电性能的钙钛矿型光伏器件的开路电压与温度的关系；
图3为实施例1制备的具有铁电性能的钙钛矿型光伏器件的XRD图谱；
图4为实施例1制备的具有铁电性能的钙钛矿型光伏器件的瞬时光电流曲线；
图5为实施例1制备的具有铁电性能的钙钛矿型光伏器件的带隙图；
图6为实施例1制备的具有铁电性能的钙钛矿型光伏器件的非偏振光下的暗电流和光电流；其中，dark代表实施例1的暗电流，1代表实施例1在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，2代表实施例2在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，3代表实施例3在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，4代表实施例4在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，5代表实施例5在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，6代表实施例6在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，7代表实施例7在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，8代表实施例8在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，9代表实施例9在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，10代表实施例10在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，11代表实施例11在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流，12代表实施例12在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流；
图7为实施例1制备的具有铁电性能的钙钛矿型光伏器件在黑暗和480nm光照下测量的电流-电压(I-V)曲线；
图8为实施例12所得的钙钛矿铁电晶体。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规方案，所用试剂或原料，如未特别说明，均购自商业渠道或是已公开。
本发明实施例提供一种可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶，所述双A位包含两种A位阳离子，其中至少一种为有机阳离子；
所述双A位杂化铁电钙钛矿单晶为A1A2BnX3n+1；
所述A1A2BnX3n+1中，A1和A2为不同的有机阳离子或金属阳离子，B为Pb2+、Sn2+或Ge2+中的任意一种，n为0、1或2，X为Cl-、Br-或I-中的任意一种。
在一些具体的实施例中，所述有机阳离子为烷基胺、卤代烷胺、醇胺、芳香胺、糠胺、酮胺、酰胺、吡啶、吡咯、吲哚、哌啶、喹啉、吡嗪、苄胺、咪唑、噻吩、磺胺、脲或硫脲中的任意一种或两种。
在一些具体的实施例中，所述有机阳离子为三甲胺、(3-溴丙基)二甲基胺、三乙醇胺、双[(S)-1-苯乙基]胺、5-甲基-2-呋喃甲胺、1,3-丁二酮胺、丁酰胺、4-乙基吡啶、(1H-吡咯-3-基)甲胺、7-乙基吲哚、(1-乙基哌啶-4-基)甲胺、异丁基喹啉、2-乙基吡嗪、N,N-二甲基苄胺、2-乙基苯并咪唑、3-乙基噻吩、苯氟磺胺、1-异丙基脲或异丙基硫脲中的任意一种或两种；
所述金属阳离子为Cs+。
优选地，所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶为A2A'n-1BnX3n+1，其中，A和A'为不同的有机阳离子或金属阳离子，B为Pb2+、Sn2+或Ge2+，n为0、1或2。
优选地，所述双A位选自下述A位分子中的任意两种或其中任意一种与有机阳离子Cs+搭配。
在一些具体的实施例中，所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶为(TMA)2CsPb2Br7、(44OA)2TMAPb2Br7、(44OA)2EAPb2Br7、(3BPDA)2CsPb2Br7、(222NE)2CsPb2Br7、(AAA)2CsPb2Br7、(BYA)2CsPb2Br7、(1MU)2CsPb2Br7、(5M2FA)2CsPb2Br7、(BSPA)2CsPb2Br7、(2HBA)2CsPb2Br7或(7ETPP)2CsPb2Br7。
本发明主要解决了现有钙钛矿单晶稳定性较差、光吸收范围有限、电子运动性能较差等问题，同时解决陶瓷铁电材料刚性过大的问题。本发明通过引入有机大分子，设计出具有铁电性能的双A位钙钛矿单晶，合成低维钙钛矿，提高钙钛矿太阳能电池的环境稳定性。同时，双A位可调控铁电体单晶的有机层可以促进光电子的分离和载流子的传输，从而提高钙钛矿光伏器件的性能。此外，钙钛矿铁电单晶的软晶格特性可以克服传统铁电材料刚性过大的问题，为柔性铁电光伏器件提供了思路。
本发明实施例还提供所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶的制备方法，包括以下步骤：
1)将有机阳离子源或金属阳离子源与Pb2+源、Sn2+源或Ge2+源和Br-源溶解于溶剂中，加热搅拌，得到钙钛矿单晶的饱和前驱体溶液；
2)结晶得到所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶。
在一些具体的实施例中，所述加热搅拌的温度为100～150℃，时间为3～12h，使药品充分溶解，过低的温度无法使药品充分溶解，而过高的温度可能会导致药品分解，同时会对制备设备要求过高，从而提高制备成本。
在一些具体的实施例中，所述结晶为降温结晶或高温水热法结晶。
在一些具体的实施例中，所述降温结晶具体为：将所述饱和前驱体溶液放置在热台上进行降温结晶，得到所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶。
在一些具体的实施例中，所述降温结晶的条件为：以每天1℃的速度降至25℃(过快的降温速率不利于生长成双A位的铁电单晶，同时会导致晶体质量较差)。
在一些具体的实施例中，所述高温水热法结晶具体为：将所述饱和前驱体溶液转移至高压釜内胆中，将高压反应釜放置于加热台进行水热反应，自然冷却至室温，得到所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶。
在一些具体的实施例中，所述水热反应的温度为100～200℃(过高的水热温度会引起其他副反应，同时对制备设备要求较高。过低的温度无法使晶体的前驱体溶液发发生反应。)，时间为24～60h。
本发明实施例还提供一种光伏器件，在所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶的表面上蒸镀电极即为所述光伏器件。
在一些具体的实施例中，电极可选自Pt、Au、Ag、Cu、In、Ru、Al、Pd、Rh、Ir或C中的至少一种。
本发明的以下示例中的光电器件基板由硅(Si)、镓砷化镓(GaAs)、氟化锡导电玻璃(FTO)或氧化铟锡(ITO)导电玻璃制备，衬底层。本发明实施例及对比例所制备的钙钛矿单晶光伏器件的结构示意图见图1，由下至上依次为衬底层、低维铁电钙钛矿层和电极或金属网。
本发明制备出的双A位杂化铁电钙钛矿单晶具有体光伏效应与反常光伏效应，可以打破低维钙钛矿带隙过大的限制，从而使得铁电单晶在钙钛矿光伏器件领域具有很大的潜力。同时，通过改变不同A位阳离子，可以调节单晶的导电率及单晶的带隙。
实施例1
制备(TMA)2CsPb2Br7单晶光电器件
1)制备(TMA)2CsPb2Br7钙钛矿单晶层
具体步骤：
降温结晶法：首先，前驱体溶液的制备，将2mmol的三甲胺(TMA)、1mmol碳酸铯、2mmol醋酸铅溶解于10mL氢溴酸中，加热至130℃，搅拌3小时直至得到钙钛矿的饱和前驱体溶液。其次，降温结晶，将上述步骤所得的钙钛矿前驱体溶液放置在热台上，以每天1K的速度降至25℃，得到具有铁电性能的双A位的卤化物钙钛矿型单晶。
水热结晶法：首先，前驱体溶液的制备，将2mmol三甲胺(TMA)、1mmol碳酸铯、2mmol醋酸铅溶解于10mL氢溴酸中，加热至130℃，搅拌3小时直至得到钙钛矿的饱和前驱体溶液。然后，将上述过程所得的钙钛矿前驱体溶液转移至高压釜内胆中，将高压反应釜放置于加热台上加热至130℃，水热60小时，自然冷却至室温，得到具有铁电性能的双A位的卤化物钙钛矿型单晶。
2)蒸镀电极
在晶体光滑的表面上蒸镀Ag电极获得晶体光电器件，蒸镀速度为0.2nm/s，真空度在1.0×10-3Pa以下，蒸镀得到的电极厚度为120nm。
实施例1所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示，器件结构：下方是铁电单晶，上方分别是正负电极。
对实施例1测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，如图2所示结果显示当温度加热到320K时，极化消失，开路电压为0，变成顺电相，说明实施例1单晶的居里温度为320K。
实施例1的XRD图谱，如图3所示，结果显示在5.2°和6.8°处有二维铁电单晶的峰，分别代表(1 0 0)和(1 1 1)晶面，表明(TMA)2CsPb2Br7铁电单晶被成功制备。
在480nm的激光下照射来测试铁电钙钛矿光伏器件的瞬时光电流曲线，如图4所示，(TMA)2CsPb2Br7在光照射时，瞬时光电流超4.2nA，表明该铁电单晶做成的器件具有优异的光电性能。
实施例1的带隙如图5所示，结果显示实施例1的铁电单晶的带隙为1.939eV。
实施例1在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的暗电流和光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流大幅增加。
实施例1光电探测器在黑暗和480nm光照下测量的电流-电压(I-V)曲线，如图7所示，结果显示黑暗条件下暗电流数量级在10-3，光照条件下的电流数量级为10-2，表明(TMA)2CsPb2Br7器件较低的暗电流有利于提高光电探测器在弱光检测的实际应用中的信噪比。
实施例2
制备(44OA)2TMAPb2Br7单晶器件
(44OA)2TMAPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由碳酸铯替换为1mmol的4,4'-二氨基二苯醚(44OA)。
实施例2所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例2测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在310K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例2在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流较大幅增加。
实施例3
制备(44OA)2EAPb2Br7单晶器件
(44OA)2EAPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由三甲胺(TMA)和碳酸铯分别替换为1mmol的4,4'-二氨基二苯醚(44OA)和2mmol的乙胺(EA)。
实施例3所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例3测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在330K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例3在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流较大幅增加。
实施例4
制备(3BPDA)2CsPb2Br7单晶器件。
(3BPDA)2CsPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由三甲胺(TMA)替换为1mmol的(3-溴丙基)二甲基胺(3BPDA)。
实施例4所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例4测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在315K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例4在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流大幅增加。
实施例5
制备(222NE)2CsPb2Br7单晶器件。
(222NE)2CsPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由三甲胺(TMA)替换为1mmol的三乙醇胺(222NE)。
实施例5所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例5测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在335K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例5在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流大幅增加。
实施例6
制备(AAA)2CsPb2Br7单晶器件。
(AAA)2CsPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由三甲胺(TMA)替换为1mmol的1,3-丁二酮胺(AAA)。
实施例6所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例6测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在320K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例6在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流大幅增加。
实施例7
制备(BYA)2CsPb2Br7单晶器件。
(BYA)2CsPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由三甲胺(TMA)替换为1mmol的丁酰胺(BYA)。
实施例7所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例7测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在335K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例7在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流小幅增加。
实施例8
制备(1MU)2CsPb2Br7单晶器件。
(1MU)2CsPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由三甲胺(TMA)替换为1mmol的1-异丙基脲(1MU)。
实施例8所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例8测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在315K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例8在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流小幅增加。
实施例9
制备(5M2FA)2CsPb2Br7单晶器件。
(5M2FA)2CsPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由三甲胺(TMA)替换为1mmol的5-甲基-2-呋喃甲胺(5M2FA)。
实施例9所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例9测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在310K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例9在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流小幅增加。
实施例10
制备(BSPA)2CsPb2Br7单晶器件。
(BSPA)2CsPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由三甲胺(TMA)替换为1mmol的双[(S)-1-苯乙基]胺(BSPA)。
实施例10所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例10测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在335K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例10在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流大幅增加。
实施例11
制备(2HBA)2CsPb2Br7单晶器件。
(2HBA)2CsPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由三甲胺(TMA)替换为1mmol的2-(1-羟乙基)苯并咪唑(2HBA)。
实施例11所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例11测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在300K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例11在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流大幅增加。
实施例12
制备(7ETPP)2CsPb2Br7单晶器件。
(7ETPP)2CsPb2Br7单晶器件的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于将所添加的材料由三甲胺(TMA)替换为1mmol的7-乙基-3-羟乙基吲哚(7ETPP)。
实施例12所得钙钛矿光伏器件的结构如图1所示。
对实施例12测试了不同温度下，光伏器件开路电压的大小，在315K后，变为顺电相，开路电压为0。
实施例12在λ＝480nm的8mW/cm2入射功率下的非偏振光下的光电流如图6所示，结果显示了在480nm的光照射下光电流大幅增加。
实施例12所得的钙钛矿铁电晶体如图8所示。
实施例12所得的晶体参数如表1所示。
表1(7ETPP)2CsPb2Br7单晶器件的晶体参数
表1清晰的展示了(7ETPP)2CsPb2Br7单晶的各项指标，该单晶的空间群为Pmm2，为极性空间群，在常温下具有铁电性能，该单晶的R1因子为0.0378，已达到公认的发表水平。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术用户来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶，其特征在于，所述双A位包含两种A位阳离子，其中至少一种为有机阳离子；
所述双A位杂化铁电钙钛矿单晶为A1A2BnX3n+1；
所述A1A2BnX3n+1中，A1和A2为不同的有机阳离子或金属阳离子，B为Pb2+、Sn2+或Ge2+中的任意一种，n为0、1或2，X为Cl-、Br-或I-中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶，其特征在于，所述有机阳离子为烷基胺、卤代烷胺、醇胺、芳香胺、糠胺、酮胺、酰胺、吡啶、吡咯、吲哚、哌啶、喹啉、吡嗪、苄胺、咪唑、噻吩、磺胺、脲或硫脲中的任意一种或两种。
3.根据权利要求1所述的可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶，其特征在于，所述有机阳离子为三甲胺、(3-溴丙基)二甲基胺、三乙醇胺、双[(S)-1-苯乙基]胺、5-甲基-2-呋喃甲胺、1,3-丁二酮胺、丁酰胺、4-乙基吡啶、(1H-吡咯-3-基)甲胺、7-乙基吲哚、(1-乙基哌啶-4-基)甲胺、异丁基喹啉、2-乙基吡嗪、N,N-二甲基苄胺、2-乙基苯并咪唑、3-乙基噻吩、苯氟磺胺、1-异丙基脲或异丙基硫脲中的任意一种或两种；
所述金属阳离子为Cs+。
4.如权利要求1-3任一项所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将有机阳离子源或金属阳离子源与Pb2+源、Sn2+源或Ge2+源和Br-源溶解于溶剂中，加热搅拌，得到钙钛矿单晶的饱和前驱体溶液；
2)结晶得到所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述结晶为降温结晶或高温水热法结晶。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述降温结晶具体为：将所述饱和前驱体溶液放置在热台上进行降温结晶，得到所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述高温水热法结晶具体为：将所述饱和前驱体溶液转移至高压釜内胆中，将高压反应釜放置于加热台进行水热反应，自然冷却至室温，得到所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌的温度为100～150℃，时间为3～12h。
9.一种光伏器件，其特征在于，在权利要求1-3任一项所述可调控双A位杂化铁电钙钛矿单晶的表面上蒸镀电极即为所述光伏器件。
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