[发明专利]核壳结构上转换材料的制备及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

权利要求书

1.一种核壳结构上转换材料在钙钛矿太阳能电池中的应用，以所述核壳结构上转换材料作为钙钛矿太阳能电池的上转换层材料，其中，所述核壳结构上转换材料通过如下步骤制备：

步骤1，以溶剂热法、溶胶凝胶法、微乳液法或水热法制备上转换材料NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺粉末，所述水热法制备上转换材料NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺粉末的过程为：

将YCl₃、YbCl₃、ErCl₃溶液与柠檬酸钠混合搅拌1h，加入NaF搅拌30min，调节溶液pH为1～14，然后在200℃进行水热反应3～24h，冷却后用去离子水和乙醇洗涤，80℃干燥12h生成上转换材料NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺粉末；其中，稀土离子与柠檬酸钠的摩尔比例为1：(1～10)，稀土离子与氟化钠的摩尔比例为1：(1～20)；

步骤2，将0.1g NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺分散进40mL异丙醇中，超声30min，将5mL去离子水、0.5mL氨水加入上述溶液中，搅拌10min得到混合液一；将0.1mL正硅酸乙酯加入到10mL异丙醇中，然后缓慢滴加到所述混合液一中，搅拌4h，用乙醇和去离子水洗涤，离心收集得到NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺@SiO₂；

步骤3，将所得NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺@SiO₂沉淀重新分散进70mL异丙醇和0.06mLDETA的混合溶液中，搅拌30min得到混合液二，将0.1mL异丙醇钛加入到10mL异丙醇中，然后缓慢滴加到所述混合液二中，搅拌30min，将所得溶液加入100mL水热釜中，200℃水热3h，冷却后用去离子水和乙醇洗涤，80℃干燥12h得到核壳结构上转换材料NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺@SiO₂@TiO₂；

其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池通过如下途径制备：

步骤1，制备TiO₂致密层；

步骤2，制备TiO₂介孔/核壳结构上转换材料/钙钛矿结构吸光层：

将TiO₂与乙醇按照重量比1:3混合搅拌，制成TiO₂胶体，将TiO₂胶体旋涂在步骤1制备的TiO₂致密层上，500℃烧结1h，形成TiO₂介孔层；

将CH₃NH₃I和PbI₃按照摩尔比1:1在5mLγ-丁内酯中混合，60℃加热12h，合成钙钛矿前驱体溶液，取0.05g所述核壳结构上转换材料粉末加入钙钛矿前驱体溶液中，混合搅拌后旋涂在所得TiO₂介孔层上，然后100℃退火10min，形成了TiO₂介孔/核壳结构上转换材料/钙钛矿结构吸光层；

步骤3，制备空穴传输层：

将空穴传输材料旋涂在步骤2所得TiO₂介孔/核壳结构上转换材料/钙钛矿结构吸光层上，干燥后形成空穴传输层；

步骤4，制备Au电极：

采用蒸镀法将Au蒸镀在空穴传输层上，制成Au对电极。

2.根据权利要求1所述核壳结构上转换材料在钙钛矿太阳能电池中的应用，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池制备途径步骤1中TiO₂致密层通过如下方法制备：

将钛酸异丙酯、乙二醇甲醚和乙醇胺按照体积比2:10:1混合，加热到80℃搅拌2h，制成TiO₂前驱体溶液；

将所得TiO₂前驱体溶液以2000rpm的转速在FTO玻璃上旋涂30s，然后80℃加热10min，再500℃烧结30min，形成TiO₂致密层。