[发明专利]一种制备高质量钙钛矿薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜材料的制备方法，具体涉及一种制备高质量钙钛矿薄膜的方法。

背景技术

有机无机杂化钙钛矿由于其独特的光、电、磁性能以及制备工艺简单、原料用量少、成本低等特点，一直备受关注，特别是自2009 年第一次将其应用于太阳能电池中以来，钙钛矿太阳能电池由3.8%迅速上升到目前的20.1%，并且钙钛矿在二极管和激光器件等领域也受到了人们的广泛关注。在这些器件中，钙钛矿活性材料是其核心部分，钙钛矿膜的好坏是影响器件性能的关键因素，因此，对钙钛矿成膜性的研究具有重要意义。

钙钛矿的成膜性与钙钛矿的制备工艺密切相关。通常来说，钙钛矿的成膜工艺主要可分为溶液法，蒸发法，以及两者的结合。溶液法主要有一步溶液法和两步浸泡法。一步溶

液法是一种最为廉价并易于操作的制备钙钛矿太阳能电池的方法。但传统的一步溶液法制备

的钙钛矿薄膜成膜性差。为改善其成膜性，向钙钛矿先驱体溶液（PbI₂:CH₃NH₃I=1:1)中加入添加剂（如CH₃NH₃Cl、NH₄Cl、HI 等）可有效改善钙钛矿的成膜性和结晶性能。另外，引入PbCl₂ 和PbAc₂ 也可有效改善钙钛矿的成膜性。最近报道的抗溶剂法可以很大程度上改善钙钛矿的成膜性，但此种方法对工艺要求苛刻，不易操作，此方法要实现大规模生产是比较困难的。两步浸泡法也是制备高效钙钛矿太阳能电池的常用方法。但浸泡法中碘化铅完全转化为钙钛矿比较困难，长期浸泡又可能破坏钙钛矿膜，于是由浸泡法制备高效钙钛矿薄膜对工艺要求较高。

蒸发法主要有双源气相沉积、连续气相沉积、化学气相沉积和单源热熔融法等。由蒸发法与蒸发法和溶液法结合的气相辅助溶液法等制备的钙钛矿膜结晶性和成膜性均良好，但这种蒸发和高温过程增加了制备钙钛矿的成本，从而限制了钙钛矿薄膜的大规模制备。于是，开发更为廉价易控的钙钛矿成膜工艺仍是极为重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备高质量钙钛矿薄膜的方法。

为实现上述目的本发明采用的技术方案为：一种制备高质量钙钛矿薄膜的方法，主要步骤为：（1）制备钙钛矿前驱体粉末或晶体，钙钛矿前驱体结构式为AMX₃，式中A 为H、NH₄、CH₃NH₃、NH₂-CH=NH₂、CH₃CH₂NH₃、CH₃(CH₂)₂NH₃、CH₃(CH₂)₃NH₃ 中的一种或两种或两种以上的复合物，M 为Pb、Sn 中的一种或两种的复合物，X 为I、Br、Cl、BF₄、SCN、PF₆ 中的一种或两种或两种以上的复合物；（2）将制备的钙钛矿前驱体粉末或晶体经有机胺处理0.1s-1000h，钙钛矿前驱体粉末或晶体变为液体，将液体在0^oC-200^oC 下经一定成膜工艺制备出钙钛矿薄膜，钙钛矿薄膜中的钙钛矿结构式为BMX₃，式中B 为CH₃NH₃、NH₂-CH=NH₂、CH₃CH₂NH₃、CH₃(CH₂)₂NH₃、CH₃(CH₂)₃NH₃ 中的一种或两种或两种以上的复合物，M 为Pb、Sn 中的一种或两种的复合物，X 为I、Br、Cl、BF₄、SCN、PF₆ 中的一种或两种或两种以上的复合物。

所述的有机胺为甲胺，甲脒，乙胺，丙胺，丁胺中的一种或者两种或两种以上的混

合物。

所述钙钛矿前驱体粉末或晶体经有机胺处理得到的液体可以表示为B_1+mMX₃，其中