[发明专利]钙钛矿薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钙钛矿薄膜及其制备方法和应用。所述钙钛矿薄膜的制备方法包括制备第一钙钛矿薄膜层的第一步骤和在第一钙钛矿薄膜层上制备第二钙钛矿薄膜层的第二步骤，其中，所述的第二步骤包括：至少采用溶液法使钙钛矿前驱体溶液在所述第一钙钛矿薄膜层上形成第二钙钛矿薄膜层。本发明还提供了所述的钙钛矿薄膜于制备光电装置中的用途。本发明利用两次沉积钙钛矿薄膜的制备方法可以获得表面更平整的钙钛矿薄膜，同时还可以通过调整前后两次形成钙钛矿薄膜的原料组成获得具有不同组份组合的新型钙钛矿薄膜，基于本发明提供的钙钛矿薄膜形成的光电器件具有更优异的器件性能。

技术领域

本发明特别涉及一种钙钛矿薄膜及其制备方法和应用，属于有机薄膜技术领域。

背景技术

目前，制备钙钛矿薄膜的方法主要包括分步沉积法(或称分步法)和一步沉积法(或称一步法)。分步沉积法包括：将卤化铅首先沉积在基底上，然后通过将卤化铅薄膜浸泡在有机铵盐溶液中，或者利用旋涂等方法将有机铵盐沉积到卤化铅薄膜上，卤化铅与有机铵离子反应生成钙钛矿前驱体薄膜，最后通过热退火处理得到。一步沉积法包括：将混合卤化铅和有机铵盐的钙钛矿前驱体溶液直接沉积到基底上，形成钙钛矿前驱体薄膜，最后通过热退火处理得到结晶态的钙钛矿薄膜。对于一步沉积法，通常在旋涂沉积卤化铅和有机铵盐混合溶液的过程中，滴加一种不溶解钙钛矿的有机溶剂(以下称为反溶剂)快速诱导钙钛矿晶粒的生成，形成钙钛矿晶体生长所需的晶种，从而在后续热退火过程中辅助钙钛矿晶体生长，得到高质量的钙钛矿晶体薄膜。

对于前述的分步法制备钙钛矿薄膜，其晶体是由机铵离子的扩散反应而生成，受扩散过程的影响，卤化铅转换通常不完全，因而得到含有卤化铅的钙钛矿薄膜，形成一定的缺陷。而一步法制备钙钛矿薄膜时，由于旋涂过程中薄膜干燥速度较快，钙钛矿前驱体薄膜中无法形成辅助后续热退火过程中钙钛矿晶体生长所需的晶种，或者只能得到数量有限的钙钛矿晶种。因此，利用这一方法制备的钙钛矿薄膜通常晶体均匀性不好，质量差。

此外，由于不同的一价阳离子以及一价阴离子的离子半径差异较大，在制备由复合离子组成的钙钛矿薄膜时，容易导致出现离子偏析，导致得不到理想的钙钛矿晶体薄膜。例如：利用Cs⁺以及NH₂CHNH₂⁺复合制备具有更宽窄带隙的复合钙钛矿薄膜时，利用一步法通常无法得到理想的α-相，而是得到黄色的δ-相。利用分步法结合不同卤化铅以及有机胺盐的前驱体溶液，可以共混获得不同组份的钙钛矿薄膜材料。但这样的制备方法效率不高，性能调节不太容易。

由于钙钛矿薄膜光电器件的性能受到钙钛矿薄膜晶体质量的影响，利用上述常规方法制备的钙钛矿薄膜器件性能也受到一定的影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钙钛矿薄膜及其制备方法和应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括制备第一钙钛矿薄膜层的第一步骤和在第一钙钛矿薄膜层上制备第二钙钛矿薄膜层的第二步骤，其中，所述的第二步骤包括：至少采用溶液法使钙钛矿前驱体溶液在所述第一钙钛矿薄膜层上形成第二钙钛矿薄膜层。

在一些实施方案中，所述第一钙钛矿薄膜层、第二钙钛矿薄膜层均为钙钛矿多晶薄膜，并且所述第二步骤中采用的钙钛矿前驱体溶液能够将所述第一钙钛矿薄膜层部分溶解。

本本发明实施例还提供了由所述的方法制备的钙钛矿薄膜。

本发明实施例还提供了所述的钙钛矿薄膜于制备光电装置中的用途。

本发明实施例还提供了一种光电器件，其包括所述的钙钛矿薄膜。

本发明实施例还提供了一种装置，其包括所述的钙钛矿薄膜或所述的光电器件。

与现有技术相比，本发明的优点包括：