[发明专利]一种溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料及其制备方法，具体涉及采用MABr后处理提高钙钛矿膜稳定性及光电性能的方法。

背景技术

随着钙钛矿太阳电池研究的不断深入，作为核心的有机无机杂化钙钛矿材料的稳定性问题越来越引起人们的关注，研究发现将溴掺杂进纯碘钙钛矿后可以有效提高薄膜的稳定性以及光电性能(张丹霏,郑灵灵,马英壮等,影响杂化钙钛矿太阳能电池稳定性的因素探讨.物理学报2015,64(3),38803-038803.)，该技术方案与传统方案的不同点在于，传统方案是在合成钙钛矿前驱体时将溴碘混合在一起，而传统制备溴碘混合型钙钛矿材料往往采用混合二者的前驱体(溴化铅、碘化铅、溴甲胺和碘甲胺)来实现。上述现有方法操作均较为繁琐，因此探索一种简单有效制备溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料方法非常具有现实意义。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料及其制备方法，是通过溴离子和碘离子的离子交换实现在薄膜表面生成一层溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料从而提高钙钛矿膜的稳定性以及光电性能。本方案是在已经合成好的甲胺铅碘钙钛矿进行处理得到混合型材料的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料的制备方法，具体为：将溴前驱体溶液涂覆到含碘前驱体钙钛矿材料表层，退火，即可在所述钙钛矿材料表面形成溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料。

优选地，所述溴前驱体溶液的溶剂为异丙醇，溶质为溴甲胺；所述溶质在所述溶剂中的含量为0.018～0.071M。本发明只有异丙醇可以实现，因为异丙醇对MABr溶解度高，同时不会破坏现在有的钙钛矿薄膜；只有溴甲胺可以，溴甲胺可以通过离子交换反应与甲胺铅碘钙钛矿薄膜中的碘甲胺置换，其他溶质无法进行此类反应。前驱体溶液的溶剂会破坏甲胺铅碘钙钛矿，所以只能用MABr溶解到异丙醇里来操作。

优选地，所述碘前驱体包括碘化铅、碘甲胺、甲胺铅碘等。进一步优选地，所述所述碘前驱体为甲胺铅碘。

优选地，所述涂覆的方式为旋涂、喷雾、提拉、浸渍中的一种或多种组合。

优选地，所述退火的条件为100～120℃、5～15min。

本发明提供的方法的目的是提供溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料，特别是通过溴甲胺来处理钙钛矿薄膜，通过在表面生成溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料来提高薄膜的稳定性以及光电性能。

第二方面，本发明提供一种通过所述制备方法制备得到的溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料。

本发明通过溴甲胺得到的钙钛矿薄膜晶粒进一步生长变大，同时其稳定性和光电性能都有显著提高，其原理是溴离子能与碘离子通过离子交换生成子能与钙钛矿薄膜表层反应生成一层溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料，从而提高钙钛矿膜的稳定性以及光电性能。采用此种处理方法得到的钙钛矿薄膜基片晶粒大小有显著提高，同时大幅度提高了薄膜的稳定性。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明得到的溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料主要存在于表层，能起到更好的保护功能；

2、本发明中溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料中的溴含量可以通过MABr的浓度来调控；

3、本发明可以在操作便捷，反应快速，可以满足规模化工业生产的需求；

4、本发明处理后的溴碘混合型有机无机杂化钙钛矿材料稳定性相比未处理前有大幅提高，且同时提高了钙钛矿薄膜的性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为为实施例1所得材料的紫外可见分光光谱图；

图2为实施例1所得材料的SEM图；

图3为为实施例1所得薄膜的荧光光谱；

图4为为实施例1放置在80％湿度下1天前后薄膜的前后对比照片；

图5为为对比例1放置在80％湿度下1天前后薄膜的前后对比照片；

图6为实施例2所得材料的紫外可见分光光谱图

图7为对比例2所得材料的紫外可见分光光谱图。

图8为对比例3所得材料的SEM照片图。

具体实施方式