[发明专利]一种苯胺溶剂制备的钙钛矿薄膜、方法及其太阳能电池器件

说明书

技术领域

本发明属于钙钛矿成膜领域，尤其涉及一种苯胺溶剂制备的钙钛矿薄膜、方法及其太阳能电池器件。

背景技术

随着科技水平的进步，人们对环境污染的问题越来越重视。清洁能源，尤其是太阳能日益收到青睐。钙钛矿太阳能电池由于其能量转化效率可高达50%，为目前市场上太阳能电池转化效率的2倍，能大幅降低太阳能电池的使用成本而广受科学家和商业公司的关注。

在钙钛矿太阳能电池的研究过程中，N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）、γ-丁内酯及其混合液体等常被用来作为钙钛矿前驱体溶液的溶剂，其中DMF和DMSO的应用最为广泛。不同溶剂的选择对于钙钛矿薄膜的质量也有着很大的影响，目前，在钙钛矿的溶解和成膜上，针对现有的溶剂体系都有了较为深入的探索。

然而，现有的溶剂体系也具有一定的缺点。例如，DMSO和DMF粘度较低，这在薄膜制备的过程中会造成麻烦。此外，现在在溶剂的多样性和粘度方面的研究较少。

为此，有必要使用一种粘度较高的溶剂来制备钙钛矿薄膜。但是，同时对于新型低毒溶剂的探索处于初级阶段，需要进步探索新型低毒溶剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种苯胺溶剂制备的钙钛矿薄膜，旨在解决现有钙钛矿薄膜性能不好的问题。

本发明是这样实现的，一种苯胺溶剂制备的钙钛矿薄膜，由以苯胺作为溶剂、有机金属卤化物钙钛矿和有机胺盐酸盐作为溶质组成的溶液经旋涂并热处理后获得。苯胺是一种无色油状液体，具有相对高的粘度，能与DMF等其他溶剂互溶，通过与其他溶剂共混可以调节溶液的粘度。由不同溶液获得的钙钛矿薄膜的性能具有很大差别。为了配合苯胺作为容易引入了有机胺盐酸盐，通过引入有机胺盐酸盐进一步改变了形成的钙钛矿薄膜的性质。

本发明的进一步技术方案是：所述有机金属卤化物钙钛矿的溶液浓度为1-2M，所述有机金属卤化物钙钛矿为CH₃NH₃PbA_xB_3-x、CH₃NH₃SnA_xB_3-x中的一种或几种，其中A、B=Cl、Br或I。上述材料和浓度可以获得性能更好的钙钛矿薄膜。

本发明的进一步技术方案是：所述有机胺盐酸盐的溶液浓度为0.01-0.4M，所述有机胺盐酸盐为二乙胺盐酸盐。上述材料和浓度可以获得性能更好的钙钛矿薄膜。

本发明的进一步技术方案是：所述以苯胺作为溶剂、有机金属卤化物钙钛矿和有机胺盐酸盐作为溶质组成的溶液中有机金属卤化物钙钛矿：二乙胺盐酸盐=1：X，其中所述X的数值为0.15-0.5。上述材料和浓度可以获得性能更好的钙钛矿薄膜。

本发明的另一目的在于提供一种苯胺溶剂制备的钙钛矿薄膜的方法，旨在扩充制备钙钛矿薄膜能够选择的溶剂种类。

该方法包括以下步骤：

步骤A：制备前驱体溶液；所述前驱体溶液系将有机金属卤化物钙钛矿和有机胺盐酸盐加入苯胺溶液中获得，所述有机金属卤化物钙钛矿的溶液浓度为1-2 M，所述有机金属卤化物钙钛矿为CH₃NH₃PbA_xB_3-x、CH₃NH₃SnA_xB_3-x，中的一种或几种，其中A、B=Cl、Br或I，所述有机胺盐酸盐的溶液浓度为0.01-0.4M，所述有机胺盐酸盐为二乙胺盐酸盐，所述以苯胺作为溶剂、有机金属卤化物钙钛矿和有机胺盐酸盐作为溶质组成的溶液中有机金属卤化物钙钛矿：二乙胺盐酸盐=1：X，其中所述X的数值为0.15-0.5；

步骤B：制备钙钛矿薄膜；所述钙钛矿薄膜系所述前驱体溶液经旋涂或刮涂获得。其中刮涂系将溶液或乳液滴加到衬底上，使用玻璃棒刮涂出均匀薄膜。

此外，可以根据需要选择将DMF、DMSO和苯胺进行共混，从而获得性质更加多样的溶剂，并且可以对溶剂粘度进行调节。

本发明的进一步技术方案是：还包括步骤C：对步骤B获得的所述钙钛矿薄膜进行热处理。经过热处理后的钙钛矿薄膜具有更好的性质。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤B中旋涂的旋转速度为3000-5000 rpm。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤C中加热温度为75-99摄氏度。