一种钙钛矿量子点胶膜及其制备方法与流程

本发明属于薄膜材料制备，具体涉及一种钙钛矿量子点胶膜及其制备方法。

背景技术：

1、现下光伏发电行业中，以发射极钝化和背面接触(perc)技术为代表p型硅发电技术已逐渐达到效率极限(-24.5％)。与p型硅相比，n型硅具有更长的载流子寿命，以n型硅为基底的光伏电池具有更高的光电转换效率。异质结(hjt或hit)技术作为n型硅发电的代表技术，极限效率可达27.5％。然而，tco层和非晶硅钝化层对紫外线的吸收导致hjt电池对于紫外及短波辐照的响应度低，使其电流低于perc电流。

2、受n型硅长载流子寿命的影响，hjt电池相较于perc电池有着更高的理论转换效率。但hjt电池中tco层和非晶硅钝化层对紫外线的吸收使其电流较小，通过荧光下转换技术将紫外光转换成hjt电池能被高效利用的可见光，可增强电池的光谱响应度，进一步提高电池的光电转换效率。钙钛矿量子点作为荧光下转换材料具有吸收范围广、plqy高、发光连续可调等优势，而高质量钙钛矿量子点膜是提高电池光电转换效率的关键因素。

3、现有技术，黄胜等将合成的钙钛矿量子点和eva混合后，旋涂于晶硅电池上制得荧光下转换层，使电池效率提高至1.18％，但是两步合成以及旋涂方式限制了该方法的应用。孟令海等用溶解在dmf中的钙钛矿前驱体和pan旋涂在晶硅电池上原位得膜，电池效率提高了0.9％，但是该转光膜与目前市场的转光膜(eva、poe)不兼容，不利于大规模制备。除此之外，现有技术在制备钙钛矿薄膜时，有的会采用大量配体，导致胶膜的均一性不好，且钙钛矿量子点在胶膜中的分散性差，易出现团聚等问题，导致钙钛矿薄膜的透过率差。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中钙钛矿量子点在与有机聚合物混合进行拉膜时易出现团聚现象，量子点在胶膜中分散性和相容性差，导致钙钛矿薄膜透过率低等缺陷，从而提供一种钙钛矿量子点胶膜及其制备方法。

2、为此，本发明提供了以下技术方案。

3、本发明提供了一种钙钛矿量子点胶膜的制备方法，所述钙钛矿量子点的结构为abx3，包括以下步骤：

4、a前驱体，b前驱体，x前驱体与基体树脂混合，挤出，得到所述钙钛矿量子点胶膜；或，

5、a前驱体，b前驱体，x前驱体与基体树脂造粒，分别得到含a前驱体的母粒，含b前驱体的母粒，含x前驱体的母粒，混合母粒，挤出，得到所述钙钛矿量子点胶膜；

6、其中，a为ma+和fa+中的至少一种；b为pb2+；x为br-和cl-中的至少一种。

7、所述制备方法，在得到所述钙钛矿量子点胶膜时，螺杆挤出温度：前后段为140-180℃，中段为150-190℃；

8、优选地，牵引速度为10-30rpm；

9、优选地，挤出速度为20-40rpm。

10、所述制备方法，在得到含a前驱体的母粒时，螺杆挤出温度：前后段为90-120℃，中段为100-130℃，牵引速度为10-30rpm，挤出速度为20-40rpm；

11、优选地，在得到含b前驱体的母粒时，螺杆挤出温度：前后段为120-140℃，中段为140-160℃，牵引速度为10-30rpm，挤出速度为20-40rpm；

12、优选地，在得到含x前驱体的母粒时，螺杆挤出温度：前后段为120-140℃，中段为140-160℃，牵引速度为10-30rpm，挤出速度为20-40rpm。

13、所述制备方法，前驱体的总质量与基体树脂的总质量的比为(3-10):1000。

14、其中，前驱体的总质量与基体树脂的总质量的比值为(3-10)：1000，具体地，当前驱体与基体树脂混合，挤出，得到钙钛矿量子点胶膜时，a前驱体、b前驱体、和x前驱体的总质量与基体树脂的质量的比值为(3-10)：1000；当a前驱体，b前驱体，x前驱体分别与基体树脂造粒，得到含a前驱体的母粒，含b前驱体的母粒，含x前驱体的母粒，混合母粒，挤出，得到所述钙钛矿量子点胶膜，a前驱体、b前驱体和x前驱体的总质量与用到的基体树脂的总质量的比值为(3-10)：1000。

15、所述abx3中a、b和x的摩尔比为(0.7-1.3):1:(4-12)。

16、所述a前驱体为甲胺氢溴酸盐和甲脒氢溴酸盐中的至少一种；

17、优选地，所述b前驱体为pbc16～34和pbc36中的至少一种；

18、优选地，所述x前驱体为brc6～14和clc6～14中的至少一种。

19、所述基体树脂为poe、eva和pvb中的至少一种。

20、所述a前驱体为甲胺氢溴酸盐和甲脒氢溴酸盐的混合物，甲胺氢溴酸盐和甲脒氢溴酸盐的摩尔比为1:(0.2-0.5)；

21、优选地，所述x前驱体为brc8和clc8的混合物，brc8和clc8的摩尔比为(0.5-2):1。

22、所述钙钛矿量子点胶膜的厚度为200-500μm。

23、此外，本发明提供了一种上述制备方法制得的钙钛矿量子点胶膜。

24、本发明技术方案，具有如下优点：

25、1.本发明提供的钙钛矿量子点胶膜的制备方法，该制备方法包括a前驱体，b前驱体，x前驱体与基体树脂混合，挤出，得到所述钙钛矿量子点胶膜；或，a前驱体，b前驱体，x前驱体与基体树脂造粒，分别得到含a前驱体的母粒，含b前驱体的母粒，含x前驱体的母粒，混合母粒，挤出，得到所述钙钛矿量子点胶膜，并限定了在制备含前驱体的母粒时螺杆挤出的工艺参数。本发明在挤出过程中，前驱体发生反应生成钙钛矿量子点，通过在胶膜中原位生长获得钙钛矿量子点胶膜，开发出了一种用于hjt电池的转光胶膜，该转光胶膜在荧光下可以将电池响应度低的紫外及短波光转换成可见光，提高hjt的短路电流，本发明得到胶膜为有机无机杂化钙钛矿量子点胶膜。进一步地，通过在胶膜中原位生成钙钛矿量子点，可以提高钙钛矿在基体树脂中的分散性相容性，进一步提高胶膜的可见光透过率。本发明制得的胶膜具有均一性好、可见光透过率高，可以直接集成组件等优点，避免了现有技术直接将无机钙钛矿材料与熔融基体树脂制备胶膜时，钙钛矿材料在基体树脂中分散性不好、易发生团聚、与基体树脂相容性差，以及现有技术直接将钙钛矿量子点与其他转光膜混合加工时高温破坏量子点、与其它转光胶膜兼容性不好、不适合大规模制备及应用等缺陷。

26、2.本发明提供的钙钛矿量子点胶膜的制备方法，在获得胶膜时，通过控制螺杆温度等参数，可以进一步提高量子点在胶膜中的均一性，以及胶膜的荧光强度和透过率。

技术特征：

1.一种钙钛矿量子点胶膜的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿量子点的结构为abx3，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在得到所述钙钛矿量子点胶膜时，螺杆挤出温度：前后段为140-180℃，中段为150-190℃；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，前驱体的总质量与基体树脂的总质量的比为(3-10):1000。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述abx3中a、b和x的摩尔比为(0.7-1.3):1:(4-12)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述a前驱体为甲胺氢溴酸盐和甲脒氢溴酸盐中的至少一种；

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述基体树脂为poe、eva和pvb中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述a前驱体为甲胺氢溴酸盐和甲脒氢溴酸盐的混合物，甲胺氢溴酸盐和甲脒氢溴酸盐的摩尔比为1:(0.2-0.5)。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述x前驱体为brc8和clc8的混合物，brc8和clc8的摩尔比为(0.5-2):1。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿量子点胶膜的厚度为200-500μm。

10.权利要求1-9任一项所述制备方法制得的钙钛矿量子点胶膜。

技术总结
本发明属于薄膜材料制备技术领域，具体涉及一种钙钛矿量子点胶膜及其制备方法。该制备方法包括A前驱体，B前驱体，X前驱体与基体树脂混合，挤出，得到所述钙钛矿量子点胶膜；或，A前驱体，B前驱体，X前驱体与基体树脂造粒，分别得到含A前驱体的母粒，含B前驱体的母粒，含X前驱体的母粒，混合母粒，挤出，得到所述钙钛矿量子点胶膜，并限定挤出参数。本发明在挤出过程中，前驱体发生反应生成钙钛矿量子点，通过在胶膜中原位生长获得钙钛矿量子点胶膜，开发出了一种用于HJT电池的转光胶膜，该转光胶膜在荧光下可以将电池响应度低的紫外及短波光转换成可见光，提高HJT的短路电流。

技术研发人员：孙天歌,刘冬雪,陈宇,王清晨,钟海政,杨静,董一昕,贡永帅
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15