本申請屬于鈣鈦礦，具體涉及一種鈣鈦礦材料及其制備方法、光電器件和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦材料(perovskite)是一類具有尺寸均一、色純度高的半導(dǎo)體材料，其元素組成具有與礦石catio3相似的晶體結(jié)構(gòu)。鈣鈦礦材料對光的吸收能力強，吸收范圍廣，在光電領(lǐng)域具有極大優(yōu)勢，例如以有機-無機雜化鈣鈦礦材料為吸光層的鈣鈦礦太陽能電池(perovskite?solar?cells，pscs)發(fā)展迅速。

2、理想的鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)中每個原子都有自己相應(yīng)的位置，而實際的鈣鈦礦因受到晶體生長及其后處理過程的影響易產(chǎn)生表面缺陷。鈣鈦礦晶體形成的晶界缺陷態(tài)容易導(dǎo)致載流子的非輻射復(fù)合從而影響其光電轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本申請?zhí)峁┮环N鈣鈦礦材料及其制備方法、光電器件和用電裝置，旨在解決如何降低鈣鈦礦晶界缺陷的技術(shù)問題。

2、第一方面，本申請實施例提供一種鈣鈦礦材料，包括鈣鈦礦晶體以及與鈣鈦礦晶體結(jié)合的受阻路易斯酸堿對，受阻路易斯酸堿對包括路易斯酸和路易斯堿，路易斯酸包括三配位硼化合物，路易斯堿包括三配位氮化合物和三配位磷化合物中的至少一種。

3、受阻路易斯酸堿對(frustrated?lewis?pair，flp)同時包括路易斯酸(lewisacid，la)和路易斯堿(lewis?base，lb)，具體地，路易斯酸包括三配位硼化合物，路易斯堿包括三配位氮化合物和三配位磷化合物中的至少一種，這樣利用受阻路易斯酸堿對可以鈍化鈣鈦礦晶界兩種缺陷即配位不足的陰離子和配位不足的陽離子，一方面，受阻路易斯酸堿對中的路易斯酸可以接收鈣鈦礦晶體邊緣處陰離子的電子以鈍化鈣鈦礦晶體配位不足的陰離子，另一方面，受阻路易斯酸堿對中的路易斯堿的孤電子對可以提供給配位不足的陽離子以鈍化鈣鈦礦晶體陰離子空位缺陷。因此，本申請實施例可以更好地鈍化鈣鈦礦晶體的表面缺陷，從而提高鈣鈦礦的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

4、在一些實施例中，路易斯酸與鈣鈦礦晶體配位不足的一價陰離子結(jié)合，路易斯堿與鈣鈦礦晶體配位不足的二價陽離子結(jié)合。

5、這樣利用受阻路易斯酸堿對可以鈍化鈣鈦礦晶界配位不足的一價陰離子和二價陽離子。

6、在一些實施例中，三配位硼化合物的化學(xué)通式包括br3；其中，r包括芳基和取代的芳基中的至少一種，取代的芳基中的取代基團包括鹵素和c1-6烷基中的至少一種。

7、上述三配位硼化合物br3作為受阻路易斯酸堿對的路易斯酸，可以接收鈣鈦礦晶體邊緣處陰離子的電子以鈍化鈣鈦礦晶體配位不足的陰離子。

8、在一些實施例中，r包括全鹵取代的苯基和均三甲苯基中的至少一種。

9、全鹵取代的苯基和均三甲苯基形成的三配位硼化合物br3不僅可以更好地接受孤電子對，而且空間位阻大，對鈣鈦礦晶體配位不足的陰離子鈍化效果更好。

10、在一些實施例中，三配位氮化合物的化學(xué)通式包括nr’3；其中，r’包括烷基和芳基中的至少一種；

11、三配位磷化合物的化學(xué)通式包括pr”3；其中，r”包括烷基和芳基中的至少一種。

12、上述三配位氮化合物和三配位磷化合物作為受阻路易斯酸堿對的路易斯堿，可以提供孤對電子給配位不足的陽離子以鈍化鈣鈦礦晶體陰離子空位缺陷。

13、在一些實施例中，r’中的烷基包括c3-6的環(huán)烷基；r’中的芳基包括苯基。

14、上述c3-6的環(huán)烷基或苯基形成的三配位氮化合物作為受阻路易斯酸堿對的路易斯堿，不僅可以更好地提供孤電子對，而且空間位阻大，對鈣鈦礦晶體陰離子空位缺陷鈍化效果更好。

15、在一些實施例中，r”中的烷基包括c3-6的環(huán)烷基；r”中的芳基包括苯基。

16、上述c3-6的環(huán)烷基或苯基形成的三配位磷化合物作為受阻路易斯酸堿對的路易斯堿，不僅可以更好地提供孤電子對，而且空間位阻大，對鈣鈦礦晶體陰離子空位缺陷鈍化效果更好。

17、在一些實施例中，鈣鈦礦晶體與路易斯酸和路易斯堿的摩爾比為1：(0.0001～0.02)：(0.0001～0.02)。

18、上述比例下的受阻路易斯酸堿對可以充分鈍化鈣鈦礦晶體表面缺陷，顯著提高鈣鈦礦的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

19、第二方面，本申請實施例提供一種本申請實施例第一方面提供的鈣鈦礦材料的制備方法，包括：

20、配制鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；

21、將受阻路易斯酸堿對加入鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中，然后退火處理，得到鈣鈦礦材料。

22、在配制的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中加入受阻路易斯酸堿對，在退火處理的鈣鈦礦結(jié)晶過程中，一方面受阻路易斯酸堿對減緩了鈣鈦礦的結(jié)晶過程，從而可以增大鈣鈦礦的晶粒，另一方面，受阻路易斯酸堿對中的路易斯酸和路易斯堿在鈣鈦礦晶界具有鈍化效果，分別鈍化配位不足的陰離子和配位不足的陽離子，從而降低鈣鈦礦層的缺陷密度，進而提升鈣鈦礦的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

23、第三方面，本申請實施例提供一種光電器件，包括鈣鈦礦層，鈣鈦礦層包括本申請實施例第一方面提供的鈣鈦礦材料和/或本申請實施例第二方面提供的制備方法制備得到的鈣鈦礦材料。

24、因本申請實施例提供的光電器件的鈣鈦礦層包括特有的鈣鈦礦材料，這樣的鈣鈦礦層中晶界缺陷少，從而使光電器件具有很好的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

25、在一實施例中，光電器件包括太陽能電池。

26、太陽能電池使用本申請實施例特有的鈣鈦礦材料，這樣可以將光能更好地轉(zhuǎn)換為電能，使太陽能電池具有很好的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

27、第四方面，本申請實施例提供一種用電裝置，包括本申請實施例第三方面提供的光電器件。

28、通過采用本申請實施例第三方面提供的光電器件，這樣的用電裝置光電轉(zhuǎn)換效率高，穩(wěn)定性好，可以更好地進行工作。

29、上述說明僅是本申請技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦材料，其特征在于，包括鈣鈦礦晶體以及與所述鈣鈦礦晶體結(jié)合的受阻路易斯酸堿對，所述受阻路易斯酸堿對包括路易斯酸和路易斯堿，所述路易斯酸包括三配位硼化合物，所述路易斯堿包括三配位氮化合物和三配位磷化合物中的至少一種。

2.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦材料，其特征在于，所述路易斯酸與所述鈣鈦礦晶體配位不足的一價陰離子結(jié)合，所述路易斯堿與所述鈣鈦礦晶體配位不足的二價陽離子結(jié)合。

3.如權(quán)利要求1或2所述的鈣鈦礦材料，其特征在于，所述三配位硼化合物的化學(xué)通式包括br3；其中，r包括芳基和取代的芳基中的至少一種，所述取代的芳基中的取代基團包括鹵素和c1-6烷基中的至少一種。

4.如權(quán)利要求3所述的鈣鈦礦材料，其特征在于，所述r包括全鹵取代的苯基和均三甲苯基中的至少一種。

5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的鈣鈦礦材料，其特征在于，所述三配位氮化合物的化學(xué)通式包括nr’3；其中，r’包括烷基和芳基中的至少一種；

6.如權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦材料，其特征在于，所述r’中的烷基包括c3-6的環(huán)烷基；所述r’中的芳基包括苯基。

7.如權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦材料，其特征在于，所述r”中的烷基包括c3-6的環(huán)烷基；所述r”中的芳基包括苯基。

8.如權(quán)利要求1-7任一項所述的鈣鈦礦材料，其特征在于，所述鈣鈦礦晶體與所述路易斯酸和所述路易斯堿的摩爾比為1：(0.0001～0.02)：(0.0001～0.02)。

9.一種如權(quán)利要求1-8任一項所述的鈣鈦礦材料的制備方法，其特征在于，包括：

10.一種光電器件，包括鈣鈦礦層，其特征在于，所述鈣鈦礦層包括如權(quán)利要求1-8任一項所述的鈣鈦礦材料和/或如權(quán)利要求9所述的制備方法制備得到的鈣鈦礦材料。

11.如權(quán)利要求10所述的光電器件，其特征在于，所述光電器件包括太陽能電池。

12.一種用電裝置，其特征在于，所述用電裝置包括權(quán)利要求11所述的光電器件。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種鈣鈦礦材料及其制備方法、光電器件和用電裝置。本申請?zhí)峁┑拟}鈦礦材料，包括鈣鈦礦晶體以及與鈣鈦礦晶體結(jié)合的受阻路易斯酸堿對，受阻路易斯酸堿對包括路易斯酸和路易斯堿，路易斯酸包括三配位硼化合物，路易斯堿包括三配位氮化合物和三配位磷化合物中的至少一種。本申請的鈣鈦礦材料基于受阻路易斯酸堿對同時具有路易斯酸和路易斯堿，這樣受阻路易斯酸堿對可以用于鈍化鈣鈦礦晶界兩種缺陷即配位不足的陰離子和配位不足的陽離子，因而這樣的鈣鈦礦材料具有很好的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉天宇,顧帥,賈博宇,郭永勝,陳國棟
受保護的技術(shù)使用者：寧德時代未來能源（上海）研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26