[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

摘要

一种核壳结构上转换材料的制备方法，将NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺分散进异丙醇中，加入去离子水、氨水，搅拌得到混合液一；将正硅酸乙酯加入到异丙醇中，然后缓慢滴加到混合液一中，搅拌、洗涤、离心收集得到NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺@SiO₂；将所得NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺@SiO₂沉淀重新分散进异丙醇和DETA的混合溶液中，搅拌得到混合液二，将异丙醇钛加入到异丙醇中，然后缓慢滴加到混合液二中，搅拌，将所得溶液加入水热釜中水热，冷却后用去离子水和乙醇洗涤，干燥后得到核壳结构上转换材料NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺@SiO₂@TiO₂；以该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，可提高钙钛矿太阳能电池对红外光的吸收，有效提高电池的效率。

主权项

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。