[发明专利]一种常温制备高质量钙钛矿薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种常温制备高质量钙钛矿薄膜的方法，包括：(1)配制钙钛矿前驱体溶液；(2)将钙钛矿前驱体溶液旋涂在预处理后的导电基底上，在旋涂结束前滴加反溶剂，得到中间相薄膜；(3)将中间相薄膜超声振荡处理，得到高质量钙钛矿薄膜。本发明方法可在室温下制备得到具有纯净钙钛矿相、大晶粒尺寸、光滑均匀的高质量钙钛矿薄膜，有望应用于不耐高温的柔性基底加工成柔性器件。

技术领域

本发明属于钙钛矿薄膜制备技术领域，特别涉及一种常温制备高质量钙钛矿薄膜的方法。

背景技术

柔性电子设备蓬勃发展，如何给这类轻便的电子设备持续供能成为亟待解决的问题。柔性钙钛矿太阳能电池受到广泛的关注，电池由柔性导电基底、电子传输层、钙钛矿光敏层、空穴传输层和对电极组成。其中主要组成钙钛矿材料具有高的光吸收系数，仅仅500nm的厚度就可以充分吸收800nm以下的太阳光，薄的厚度有利于加工成柔性器件；同时薄膜采用溶液法制备，有利于在任何形状和材质的基底上加工。

获得高性能柔性钙钛矿电池的关键是在旋涂电子传输层的柔性基底上制备高质量的钙钛矿薄膜。2015年Snaith等人采用金属钛作为柔性导电基底，制备柔性钙钛矿电池获得最高10.3％的效率，但是这类金属箔基底弯折程度有限，限制了柔性电池的进一步应用。2018年黄福志等人采用导电聚合物基底，在125℃热处理制备钙钛矿薄膜，获得的柔性钙钛矿电池效率达到16.5％。这类导电聚合物不耐高温，举例来说PET的玻璃化转变温度在80℃左右，超过这一温度聚合物会发生热变形，而通常在制备钙钛矿薄膜的过程中需要超过100℃的热处理以促进钙钛矿结晶。出于进一步提高柔性钙钛矿电池效率的需要，要求我们寻找在室温甚至在不加热的条件下制备高质量钙钛矿薄膜的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种常温制备高质量钙钛矿薄膜的方法，克服现有技术中钙钛矿成膜过程需要热退火造成PET等柔性聚合物基底热变形的问题。

本发明的一种常温制备高质量钙钛矿薄膜的方法，包括：

(1)将供体A和供体B混合，加入至溶剂C中，搅拌得到浓度为1～1.5M的钙钛矿前驱体溶液；其中供体A和供体B的摩尔比为1:1～2；

(2)将步骤(1)制得的钙钛矿前驱体溶液旋涂在预处理后的导电基底上，在旋涂结束前5～10s内滴加反溶剂，得到中间相薄膜；其中钙钛矿前驱体溶液和反溶剂的体积比为1:1～3；

(3)将步骤(2)制得的中间相薄膜超声振荡处理，得到高质量钙钛矿薄膜。

所述步骤(1)中供体A为碘化铅和溴化铅中的一种或两种。

所述步骤(1)中供体B为碘化甲脒、溴化甲脒、碘化甲胺和溴化甲胺中的一种或几种。

所述步骤(1)中溶剂C为N,N-二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液，体积比为1:2～4。

所述步骤(2)中导电基底为FTO玻璃、ITO玻璃、AZO玻璃、钛箔、PEN-ITO或PET-ITO。

所述步骤(2)中的反溶剂为甲苯、氯苯、氯仿、乙醚或仲丁醇。

所述步骤(2)中导电基底预处理的工艺条件为：依次采用玻璃清洗剂、丙酮、乙醇超声清洗15～25min，然后在60～80℃的烘箱中烘干30～60min。

所述步骤(2)中旋凃的转速为3000rpm。

所述步骤(3)中超声振荡的工艺参数为：超声功率为5～20W，超声时间为1～20min。

所述步骤(3)制得的高质量钙钛矿薄膜用于柔性器件。

有益效果