本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿电池的复合材料吸收层及其制法。
背景技术：
凭借其高载流子迁移率、低制备成本、高固态稳定性、超长电子-空穴扩散长度等优势，钙钛矿电池用金属有机卤化物(ch3nh3pbx3)材料能有效提高电池的转化效率，因而成为研究的焦点。
但是采用金属有机卤化物材料作为钙钛矿电池的吸收层，存在对太阳光的吸收强度不高，吸收波谱宽度较窄的问题，从而影响电池的光电转化率。因此，提供一种用于钙钛矿电池吸收层的材料，能提高对太阳光的吸收强度，扩展吸收波谱宽度，以提高电池的光电转化率，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种钙钛矿电池的复合材料吸收层，以解决现有技术中采用金属有机卤化物材料作为钙钛矿电池的吸收层，对太阳光的吸收强度不高，吸收波谱宽度较窄的问题。
本发明的目的之二在于提供一种钙钛矿电池的复合材料吸收层的制法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种钙钛矿电池的复合材料吸收层，该复合材料吸收层为涂布于基底上的呈核壳结构的薄膜；包括纳米金颗粒、以及包裹在所述纳米金颗粒外的ch3nh3pbx3材料，其中金与铅的摩尔比为1:5-1:100，所述x为卤素。
作为优选，所述金与铅的摩尔比为1:5-1:20。
作为优选，所述金与铅的摩尔比为1:10。
本发明所述的复合材料吸收层的制法，包括以下步骤：
步骤1：制备纳米金溶液：以氯金酸为原料，以氮唑聚乙二醇作为配体，利用nabh4作为还原剂，以有机溶剂为溶剂，得到纳米金有机溶液；
步骤2：制备复合材料的前驱体溶液：向所述纳米金有机溶液中加入一定量的铅卤化物和甲胺，搅拌均匀，得到均匀混合的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料的前驱体溶液；
步骤3：涂布、干燥：将所述前驱体溶液涂布于透明导电玻璃上，再于30-120℃条件下干燥1-15h，纳米金通过配体与钙钛矿材料结合为一体，得到核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层。
作为优选，所述步骤1中，所述氯金酸与氮唑聚乙二醇配体的摩尔比为1:5，所述氯金酸与nabh4的摩尔比为1:10，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、氯仿、乙烯二醇、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二苄醚、n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺中的任意一种或多种，所述有机溶液以氯金酸计其浓度为0.1％。
作为优选，所述步骤2中的铅卤化物为碘化铅、溴化铅中的一种或者两种。
作为优选，所述步骤3中，对前驱体溶液采用真空、氮气或氩气保护气氛的方式进行干燥。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的au/ch3nh3pbx3复合材料吸收层电极的均匀性好、吸光度强，光电转化效率高。
本发明将纳米金引入到ch3nh3pbx3体系中制备合成au/ch3nh3pbx3核壳结构复合材料吸光体，利用纳米金的表面等离子体共振效应，吸收将未被金属有机卤化物吸收的太阳光，供金属有机卤化物吸收，提高对太阳光的吸收强度和扩展其波谱宽度，从而提高了电池的光电转化率。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明所述的一种钙钛矿电池的复合材料吸收层，该复合材料吸收层为涂布于基底上的呈核壳结构的薄膜；包括纳米金颗粒、以及包裹在所述纳米金颗粒外的ch3nh3pbx3材料，其中金与铅的摩尔比为1:5-1:100，所述x为卤素。
作为优选，所述金与铅的摩尔比为1:5-1:20。
作为优选，所述金与铅的摩尔比为1:10。
本发明所述的一种钙钛矿电池的复合材料吸收层，该复合材料吸收层为涂布于基底上的呈核壳结构的薄膜；包括纳米金颗粒、以及包裹在所述纳米金颗粒外的ch3nh3pbx3材料，其中金与铅的摩尔比为1:5-1:100，所述x为卤素。
作为优选，所述金与铅的摩尔比为1:5-1:20。
作为优选，所述金与铅的摩尔比为1:10。
本发明所述的复合材料吸收层的制法，包括以下步骤：
步骤1：制备纳米金溶液：以氯金酸为原料，以氮唑聚乙二醇作为配体，利用nabh4作为还原剂，以有机溶剂为溶剂，得到纳米金有机溶液；
步骤2：制备复合材料的前驱体溶液：向所述纳米金有机溶液中加入一定量的铅卤化物和甲胺，搅拌均匀，得到均匀混合的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料的前驱体溶液；
步骤3：涂布、干燥：将所述前驱体溶液涂布于透明导电玻璃上，再于30-120℃条件下干燥1-15h，纳米金通过配体与钙钛矿材料结合为一体，得到核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层。
作为优选，所述步骤1中，所述氯金酸与氮唑聚乙二醇配体的摩尔比为1:5，所述氯金酸与nabh4的摩尔比为1:10，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、氯仿、乙烯二醇、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二苄醚、n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺中的任意一种或多种，所述有机溶液的浓度(以氯金酸计)为0.1％。
作为优选，所述步骤2中的铅卤化物为碘化铅、溴化铅中的一种或者两种。
作为优选，所述步骤3中，对前驱体溶液采用真空、氮气或氩气保护气氛的方式进行干燥。
实施例1
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层，具体包括以下步骤：
步骤1：制备纳米金溶液：以氯金酸(haucl4)为原料，以氮唑聚乙二醇作为配体，利用nabh4作为还原剂，以乙醇为溶剂，得到纳米金有机溶液；其中氯金酸与氮唑聚乙二醇配体的摩尔比为1:5，氯金酸与nabh4的摩尔比为1:10，有机溶液的浓度(以氯金酸计)为0.1％；
步骤2：制备复合材料的前驱体溶液：按照金和铅的摩尔比1：10的比例，向纳米金有机溶液中加入铅卤化物和甲胺，搅拌均匀，得到纳米金/ch3nh3pbx3复合材料的前驱体溶液；其中铅卤化物为pbcl2与pbbr2，摩尔比pbcl2：pbbr2为1:0.2；
步骤3：干燥：在清洗干净的fto玻璃上旋涂制备致密层tiox，再在tiox层表面旋涂步骤2所得到的前驱体溶液，于70℃的温度氩气气氛下干燥5h，得到核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层。
本实施例还提供了采用核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层的钙钛电池的制备方法，具体为：
在纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层表面旋涂一层spiro-ometad空穴传输层，再在空穴传输层上真空蒸镀一层金电极，即得。
实施例2
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤1中的有机溶剂为甲醇，步骤2中金和铅摩尔比为1:100，pbcl2与pbbr2摩尔比为1:0，其余各条件均相同。
实施例3
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤1中的有机溶剂为叔丁醇，步骤2中金和铅摩尔比为1:5，pbcl2与pbbr2摩尔比为1:1，其余各条件均相同。
实施例4
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤1中的有机溶剂为n，n-二甲基甲酰胺，其余各条件均相同。
实施例5
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤1中的有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮，步骤2中金和铅摩尔比为1:20，其余各条件均相同。
实施例6
本实施例为对比例。
本实施例提供了ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1：将铅卤化物和甲胺，溶于乙醇中，搅拌均匀，得到ch3nh3pbx3材料的前驱体溶液；其中铅卤化物、甲胺及乙醇的量均与实施例1相同；
步骤2：同实施例1中的步骤3。
实施例7
本实施例为对比例。
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤2中金和铅摩尔比为1:200，其余各条件均相同。
实施例8
本实施例为对比例。
本实施例提供了核壳结构的纳米银/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，将步骤1中的氯金酸替换为硝酸银，步骤2中采用硝酸银的乙醇溶液作为前驱体，银和铅的摩尔比为1:20，其余各条件均相同。
实施例9
将实施例1-8制得的钙钛矿电池在一个标准太阳光下测量该电池的光电性能，结果如下表1所示。
表1不同成分复合材料吸收层电极电池性能
从表1可以看出，改变前驱体的成分，会直接影响复合材料的电池性能。特别是纳米金比例合适时，所制备的核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层的性能有20％的提高。
实施例10
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤3中干燥条件为于30℃的温度氮气气氛下干燥1h，其余各条件均相同。
实施例11
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤3中干燥条件为于120℃的温度氩气气氛下干燥15h，其余各条件均相同。
实施例12
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤3中干燥条件为于70℃的温度氩气气氛下干燥8h，其余各条件均相同。
实施例13
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤3中干燥条件为于70℃的温度真空下干燥8h，其余各条件均相同。
实施例14
本实施例为对比例。
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤3中干燥条件为于30℃的温度氩气气氛下干燥0.5h，其余各条件均相同。
实施例15
本实施例为对比例。
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤3中干燥条件为于120℃的温度氩气气氛下干燥0.5h，其余各条件均相同。
实施例16
本实施例为对比例。
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤3中干燥条件为于20℃的温度氩气气氛下干燥15h，其余各条件均相同。
实施例17
本实施例为对比例。
本实施例提供了核壳结构的纳米金/ch3nh3pbx3复合材料吸收层及采用该复合材料吸收层的钙钛矿电池的制备方法。本实施例与实施例1相比，步骤3中干燥条件为于150℃的温度氩气气氛下干燥1h，其余各条件均相同。
实施例18
将实施例1、实施例10－17制得的钙钛矿电池在一个标准太阳光下测量该电池的光电性能，结果如下表2所示。
表2不同干燥条件所得的复合电极电池性能
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。