[发明专利]一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料

说明书

本发明公开了一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料，将石墨烯与碘化铅分别配置分散均匀的稳定溶液，并分别喷洒在FTO表面，进行密封反应，得到石墨烯薄膜和碘化铅薄膜的FTO玻璃，然后浸泡在甲胺溶液中，滴加氢碘酸，密封曝气反应与蒸馏反应后冷却得到薄膜材料；最后将薄膜材料密封反应得到石墨烯钙钛矿光伏吸收材料。本发明制备的石墨烯钙钛矿光伏吸收材料的薄膜结构致密性性好，在可见光条件下具有良好的吸收效果。本发明提供的制备方法反应条件温和，温度可控性强，且无保护气等条件，反应方式简单，可工业化生产。

技术领域

本发明属于光伏材料技术领域，具体涉及一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料。

背景技术

太阳能电池材料经过60多年的发展，已经有很多不同的类型。主要包括单晶/多晶硅、砷化镓、碲化镉、铜铟镓硒、染料敏化等。目前只有单晶/多晶硅太阳电池得到了广泛应用，其他类型的太阳能电池因原材料稀少、有毒、效率低、稳定性差等缺点在实际应用中受到限制。但单晶/多晶硅太阳电池生产成本高，寻找新型的太阳能电池仍是目前研究的热点。

钙钛矿型有机金属卤化物材料具有优异的光电性能且易于合成，已经在太阳能电池研究中广泛使用，目前基于这种材料的太阳能电池最高能量转换效率已经达到19%，其理论转化效率可以达到50%，具有很大的开发潜能。

钙钛矿太阳电池通常是由透明导电玻璃、致密层、钙钛矿吸收层、有机空穴传输层、金属背电极五部分组成。钙钛矿太阳电池工作时，钙钛矿化合物在光照下吸收光子，其价带电子跃迁到导带，接着将导带电子注入到TiO2的导带，再传输到FTO，同时，空穴传输至有机空穴传输层，从而电子-空穴对发生分离，当接通外电路时，电子与空穴的移动将会产生电流。

其中，钙钛矿吸收层的主要作用是吸收太阳光产生的电子-空穴对，并能高效传输电子-空穴对、电子、空穴至相应的致密层和有机空穴传输层。钙钛矿吸收层一般采用介孔纳米结构作为支架，负载钙钛矿吸光材料，因为介孔纳米结构比表面积大，可吸附较多的吸光物质，从而获得较大的电池能量转换效率，介孔纳米材料的组成、微结构和性质对钙钛矿电池的能力转换效率非常重要。但是钙钛矿吸收层对光吸收量不高，组装的太阳能电池光电转化率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料，制备的石墨烯钙钛矿光伏吸收材料的薄膜结构致密性性好，在可见光条件下具有良好的吸收效果。

本发明的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种石墨烯超导型钙钛矿光伏吸光材料，其步骤如下：

步骤1，将碘化铅溶解至DMF溶液中，然后恒温搅拌形成稳定的均匀透明溶液，即淡黄色透明碘化铅溶液；

步骤2，将纳米石墨烯粉末加入水中，加入分散剂，超声均匀后形成石墨烯分散液；

步骤3，将石墨烯分散液喷涂在FTO玻璃表面，然后进行高压密封反应2-3h，冷却后形成均匀的石墨烯分子薄膜；

步骤4，将碘化铅溶液均匀喷洒在石墨烯分子薄膜表面，恒温烘干形成表面的碘化铅薄膜；

步骤5，将步骤4的薄膜材料放入至甲胺溶液中，缓慢滴加氢碘酸，直至低频率超声搅拌均匀后，密封曝气反应3-6h，减压蒸馏1-3h后自然冷却，取出薄膜材料烘干；

步骤6，将薄膜材料放入密封反应釜中，进行密封反应，冷却后得到石墨烯钙钛矿光伏吸收材料。

所述步骤1中碘化铅浓度为0.3-0.6g/L，所述恒温搅拌的温度为70-80℃，所述搅拌速度为1000-1500r/min，将碘化铅溶解至DMF中能够形成稳定碘化铅溶液，便于碘化铅薄膜的制备，同时DMF能够在搅拌温度下处于稳定的液态，防止其挥发。