硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法，通過采用含硫無機(jī)鹽處理鈣鈦礦薄膜，在鈣鈦礦薄膜表面生成保護(hù)層提高薄膜的穩(wěn)定性。具體包括如下步驟：將含硫離子溶液在一定的條件下涂覆到鉛鹵鈣鈦礦薄膜上，隨后退火即可得到硫化鉛包覆的鈣鈦礦薄膜。該方法可以顯著提高鈣鈦礦薄膜的耐濕度穩(wěn)定性，對其實(shí)際應(yīng)用有重要意義。
【專利說明】
硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及提高有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料穩(wěn)定性的方法，具體涉及一種硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，低成本高效率的鈣鈦礦太陽電池成為可再生能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但是作為太陽能電池核心的有機(jī)無機(jī)雜化材料存在對水汽等較為敏感，穩(wěn)定性差等問題，極大限制了其大規(guī)模應(yīng)用(姚鑫，丁艷麗，張曉丹等.鈣鈦礦太陽電池綜述[J].物理學(xué)報，2015，
[03]:145-152.)。因此探索提高有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料穩(wěn)定性的方法非常具有現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種硫處理提尚I丐欽礦I旲穩(wěn)定性的方法，通過硫處理在保持鈣鈦礦本身性能的同時提高鈣鈦礦膜的耐濕度穩(wěn)定性。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明提供了一種硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法，通過采用含硫無機(jī)鹽處理鈣鈦礦薄膜，在鈣鈦礦薄膜表面生成保護(hù)層提高薄膜的穩(wěn)定性。
[0006]優(yōu)選地，所述采用含硫無機(jī)鹽處理鈣鈦礦薄膜的步驟包括:
[0007]Al、含硫無機(jī)鹽溶解在異丙醇溶液中，得溶液A;
[0008]A2、將溶液A涂覆到鈣鈦礦薄膜上，涂覆后退火，即得到硫保護(hù)的鈣鈦礦薄膜。
[0009]優(yōu)選地，步驟Al中，所述含硫無機(jī)鹽中的硫離子為S—2，包括Na2S、(NH4)2S中的至少一種。
[0010]優(yōu)選地，步驟Al中，所述溶液A中的含硫無機(jī)鹽摩爾濃度為0.14?0.2M。所述溶液A中含硫無機(jī)鹽摩爾濃度低于0.14M，不能顯著提高鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性;高于0.2M，會影響鈣鈦礦材料的結(jié)晶性。
[0011 ]優(yōu)選地，步驟A2中，所述鈣鈦礦薄膜為鉛鹵鈣鈦礦薄膜，化學(xué)式為CH3NH3PbX3，其中X為1、Br中的一種或兩種混合。
[0012]優(yōu)選地，步驟A2中，所述涂覆手段為旋涂、噴霧、提拉、浸漬中的一種或多種組合。
[0013]優(yōu)選地，步驟A2中，所述旋涂的轉(zhuǎn)速為3000?4000rpm、旋涂時間20?25s。
[0014]優(yōu)選地，步驟A2中，所述退火包括采用90?100度退火5?8分鐘。
[0015]本發(fā)明通過硫處理后得到的鈣鈦礦薄膜致密，表面平整。其原理在于:硫離子能與鈣鈦礦薄膜表層的鉛快速反應(yīng)生成硫化鉛保護(hù)層，從而提高鈣鈦礦薄膜的穩(wěn)定性。采用此種處理方法得到的鈣鈦礦薄膜基片保持了原有的鈣鈦礦晶型，同時大幅度提高了薄膜的穩(wěn)定性。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0017]1、本發(fā)明使用到的硫化鈉與硫化胺都是工業(yè)上常用原料，廉價易得。
[0018]2、本發(fā)明操作便捷，反應(yīng)快速，可以滿足規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)的需求。
[0019]3、本發(fā)明處理后的鈣鈦礦穩(wěn)定性相比未處理前有大幅提高，且保持了鈣鈦礦薄膜本身的性能。
【附圖說明】
[0020]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0021 ]圖1為實(shí)施例1所得材料的XRD圖；
[0022]圖2為實(shí)施例1所得材料的實(shí)施例1所得材料的掃描電鏡照片；
[0023]圖3為實(shí)施例1所得材料的紫外可見分光光譜圖；
[0024]圖4為對比例I所得材料的XRD圖；
[0025]圖5為實(shí)施例2所得材料與未經(jīng)硫處理材料的熒光性對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]以下實(shí)施例中，僅以制備gyroid結(jié)構(gòu)的周期性Au納米材料為例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，能夠根據(jù)本領(lǐng)域常識將其應(yīng)用到其它的雙連續(xù)內(nèi)聯(lián)通結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和其他的貴金屬材料，因此下述實(shí)施例不能限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028]實(shí)施例1
[0029]本實(shí)施例涉及將Na2S溶于異丙醇中，進(jìn)而通過旋涂處理鈣鈦礦薄膜來得到硫處理鈣鈦礦薄膜的方法，所述方法包括如下步驟:
[0030]I)將0.0109g Na2S溶解于ImL異丙醇中得到溶液A;
[0031]上述Na2S的摩爾濃度為0.2M。
[0032]2)將步驟I)所得到的溶液A在4000rpm、時間20s條件下旋涂到CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜基片隨后在100度熱臺上退火5分鐘。
[0033]圖1為實(shí)施例1的X射線衍射圖譜，從中可以得出實(shí)施例1得到的硫處理鈣鈦礦膜晶型仍為鈣鈦礦，且結(jié)晶性良好；圖2為實(shí)施例1的掃描電鏡照片，照片表明，硫處理后鈣鈦礦薄膜表面致密。圖3為實(shí)施例1所得薄膜放置在60%濕度下15天后薄膜的紫外可見光分光光譜圖，其中:線A為放置前的廣譜曲線，線B為放置15天后的廣譜曲線。從中可以看出實(shí)施例1得到的鈣鈦礦薄膜穩(wěn)定性有了顯著提高，在60%濕度下放置15后吸收僅有輕微下降。
[0034]對比例I
[0035]本對比例方法同實(shí)施例1，區(qū)別在于未用硫處理，所得的鈣鈦礦薄膜(見圖4的XRD圖)放置在60 %濕度下15天后已經(jīng)完全分解為碘化鉛。
[0036]實(shí)施例2
[0037]本實(shí)施例涉及將(NH4)2S溶液加入到異丙醇中，進(jìn)而通過旋涂處理鈣鈦礦薄膜來得到硫處理鈣鈦礦薄膜的方法，所述方法包括如下步驟:
[0038]I)將0.047mL(NH4)2S溶液(濃度2.93M)溶解于ImL異丙醇中得到溶液A;
[0039]上述溶液A中(NH4)2S的摩爾濃度為0.14M。
[0040]2)將步驟I)所得到的溶液A在4000rpm、時間20s條件下旋涂到CH3NH3PbB鈣鈦礦薄膜基片隨后在100度熱臺上退火5分鐘。
[0041 ]本實(shí)施案例得到的薄膜放置在60%濕度下15天后薄膜的熒光性能對比，硫處理后薄膜熒光性能遠(yuǎn)強(qiáng)于對比例I的未經(jīng)硫處理的樣品(圖5)。說明經(jīng)硫處理后的鈣鈦礦薄膜穩(wěn)定性顯者提尚。
[0042]實(shí)施例3
[0043]本實(shí)施例涉及將(NH4)2S溶液加入到異丙醇中，進(jìn)而通過旋涂處理鈣鈦礦薄膜來得到硫處理鈣鈦礦薄膜的方法，所述方法包括如下步驟:
[0044]I)將0.047mL(NH4)2S溶液(濃度2.93M)溶解于ImL異丙醇中得到溶液A;
[0045]上述溶液A中(NH4)2S的摩爾濃度為0.18M。
[0046]2)將步驟I)所得到的溶液A在3000rpm、時間30s條件下旋涂到CH3NH3PbB鈣鈦礦薄膜基片隨后在90度熱臺上退火10分鐘。
[0047]本實(shí)施案例得到的薄膜放置在60%濕度下15天后薄膜的熒光性能與實(shí)施例1一致，制備的1丐鈦礦薄膜穩(wěn)定性高。
[0048]綜上所述，本發(fā)明采用含硫無機(jī)鹽處理鈣鈦礦薄膜，使鈣鈦礦穩(wěn)定性相比未處理前有大幅提高，且保持了鈣鈦礦薄膜本身的性能。且本發(fā)明操作便捷，反應(yīng)快速，可以滿足規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)的需求。
[0049]本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法，其特征在于，通過采用含硫無機(jī)鹽處理鈣鈦礦薄膜，在鈣鈦礦薄膜表面生成保護(hù)層提高薄膜的穩(wěn)定性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述采用含硫無機(jī)鹽處理鈣鈦礦薄膜的步驟包括: Al、含硫無機(jī)鹽溶解在異丙醇溶液中，得溶液A; A2、將溶液A涂覆到鈣鈦礦薄膜上，涂覆后退火，即得到硫保護(hù)的鈣鈦礦薄膜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法，其特征在于，步驟Al中，所述含硫無機(jī)鹽包括Na2S、(NH4)2S中的至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法，其特征在于，步驟Al中，所述溶液A中的含硫無機(jī)鹽摩爾濃度為0.14?0.2M。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述鈣鈦礦薄膜為鉛鹵鈣鈦礦薄膜，化學(xué)式為CH3NH3PbX3，其中X為I或Br中的一種或兩種混合。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法，其特征在于，步驟A2中，所述涂覆處理為旋涂、噴霧、提拉、浸漬中的一種或多種組合。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法，其特征在于，步驟A2中，所述旋涂的轉(zhuǎn)速為3000?4000rpm、旋涂時間20?25s。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述硫處理提高鈣鈦礦膜穩(wěn)定性的方法，其特征在于，步驟A2中，所述退火包括采用90?100度退火5?8分鐘。
【文檔編號】H01L51/48GK105932164SQ201610270202
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】趙新, 趙一新, 錢旭芳, 張?zhí)? 李戈, 郭男杰, 岳東亭, 闞淼
【申請人】上海交通大學(xué)