[发明专利]一种高质量大尺寸有机-无机杂化钙钛矿单晶的制备方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸、高质量的钙钛矿单晶制备方法。该方法不仅能获得高质量的钙钛矿单晶，同时环保无污染，对环境要求低，极大地提高了溶液的利用率。该方法是将金属卤化物和有机卤化物混合溶到溶剂中，通过逆温结晶工艺，首次引进光诱导技术，成功制备了高质量，大尺寸，多种类的有机‑无机杂化钙钛矿单晶。该方法无论是在科学研究上，还是在有机‑无机杂化钙钛矿器件大规模生产中，都有重要的意义。

技术领域

本发明及材料和化学合成领域。更具体的，涉及一种大尺寸、高质量的有机-无机钙钛矿单晶制备方法。

背景技术

近年来，有机-无机杂化卤化物钙钛矿蓬勃发展。由于其具有高吸收系数，可调节的直接带隙，低的激子结合能，长的电荷载流子扩散长度和寿命，使得其在太阳能电池，发光二极管，激光，光电探测器等领域取得了广泛的应用，尤其是有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率（PCE）已达到22.7％，达到了产业化应用的水平。但钙钛矿器件的稳定性，新器件的开发等都需要对其单晶的物理性能进行深入的探索和研究，而且，相较于钙钛矿薄膜，其单晶展示了更加良好的热稳定性、更宽的光吸收范围以及更低的空穴浓度。

专利CN106283195A介绍了逆温结晶法制备有机-无机杂化钙钛矿单晶，虽然单晶生长周期短，但存在其单晶质量差等缺陷。“science 2015,347,967”和“Nature Photon.2016, 10, 333-339”分别介绍了顶部籽晶法和反溶剂蒸气辅助结晶法制备有机-无机杂化钙钛矿单晶，但都存在其工艺对设备要求苛刻和单晶尺寸很难做大。因此，提供一种制备大尺寸、高质量有机-无机杂化钙钛矿的方法，无论是在科学研究上，还是在有机-无机杂化钙钛矿器件大规模生产中，都有重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种光诱导生长制备有机-无机杂化钙钛矿单晶的方法，该方法可以高效率地制备出大尺寸、高质量有机-无机杂化钙钛矿单晶，同时极大地提高了钙钛矿生长液的利用率。

本发明的一种有机-无机杂化钙钛矿单晶的制备方法包括以下步骤：

一种钙钛矿单晶的制备方法，钙钛矿的分子式是ABX₃，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 将Y和Z两种化合物按照一定比例混合，并用溶剂进行溶解；

(2) 将上述配置好的钙钛矿单晶生长液进行过滤处理；

(3)将上述过滤好的溶液放入容器中封口，并加热到一定温度进行保温,在保温过程中引入光源，从而析出钙钛矿单晶ABX₃；

(4) 将单晶取出用溶液冲洗，吹干，干燥避光保存即可，或者可以继续配置单晶生长液以使得其使用该发明提到的方法继续长大。