[发明专利]钙钛矿器件、钙钛矿薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿器件、钙钛矿薄膜及其制备方法。所述钙钛矿薄膜的制备方法是基于溶剂络合分段退火抽气工艺实施的，其包括：将配置形成的钙钛矿溶液涂覆在基底上形成液膜；对所述液膜进行干燥处理以除去其中的部分溶剂，获得钙钛矿与溶剂络合形成的中间相薄膜；对所述中间相薄膜进行退火处理，进而形成钙钛矿薄膜。本发明提供的钙钛矿薄膜的制备方法工艺流程简单，其通过优化抽气工艺，并采用溶剂络合法延缓钙钛矿结晶，从而显著提高了钙钛矿的结晶性，大幅减少了内部缺陷，有效稳定了器件效率；并且提高了形成的钙钛矿薄膜的成膜和结晶质量，进而提高了器件效率。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿薄膜的制备方法，特别涉及一种钙钛矿器件、钙钛矿薄膜及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

近些年来，随着研究的不断深入，钙钛矿电池取得突飞猛进的发展，效率由最初的3.8％增长到22.1％，被誉为“光伏领域的新希望”。

在钙钛矿太阳能电池中，制备钙钛矿吸光层常用的方法有一步旋涂法、反溶剂法、两步旋涂法、抽气法等。其中抽气法相比于其他方法来说，更容易实现“放大化”制备，为今后实现产业化做准备。但抽气法常用工艺制备获得的钙钛矿薄膜质量不稳定，器件效率参差不齐，这取决于抽气装置、抽气条件。现有的采用抽气法制备钙钛矿薄膜在钙钛矿的结晶过程基本全部靠抽气完成，形成的薄膜可能会有孔洞，不够致密，另外晶粒较细碎；且过于依赖于抽气本身的条件(抽气压力，抽气速率等)，效率不稳定。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种钙钛矿器件、钙钛矿薄膜及其制备方法，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，它基于溶剂络合分段退火抽气工艺实施的，所述的制备方法包括：

1)将配置形成的钙钛矿溶液涂覆在基底上形成液膜；

2)采用抽气方式对所述液膜进行干燥处理以除去其中的部分溶剂，获得钙钛矿与溶剂络合形成的中间相薄膜；

3)对所述中间相薄膜进行退火处理，进而形成钙钛矿薄膜。

进一步的，步骤2)包括：将所述液膜置于抽气装置中在室温下进行所述的干燥处理，除去的溶剂为溶剂总量的60-80wt％。

进一步的，所述干燥处理的时间为5-30s。

进一步的，所述步骤3)包括：先将中间相薄膜于60-80℃条件下退火处理1-5min，之后于 100-130℃条件下退火处理5-15min。

进一步的，所述钙钛矿溶液中采用的溶剂包括二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺中的任意一种或两种的混合，但不限于此。

本发明实施例还提供了由所述的方法制备的钙钛矿薄膜。

进一步的，所述钙钛矿薄膜的平均粗糙度在13.2nm以下。

本发明实施例还提供了一种钙钛矿器件，包括钙钛矿层，所述钙钛矿层包括所述的钙钛矿薄膜；当然，所述的钙钛矿器件还包括其他与所述的钙钛矿层配合的结构层，其可以是现有钙钛矿器件中的结构层，在此不再赘述。

进一步的，所述钙钛矿器件为正向结构或反置结构。

进一步的，所述正向结构的钙钛矿器件包括依次设置的导电基底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极；所述反置结构的钙钛矿器件包括依次设置的导电基底、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和金属电极。