[发明专利]一种具有陷光结构的钙钛矿单晶及其制备方法

说明书

本发明一种具有陷光结构的钙钛矿单晶及其制备方法，操作简单，成功率高，能够原位生长，陷光结构质量高。所述制备方法，将表面具有陷光结构的模板经活化处理后放入ABX₃钙钛矿前驱溶液中，前驱溶液在具有陷光结构的模板表面异相成核，进而原位生长出与模板表面陷光结构相反的具有表面陷光结构的ABX₃钙钛矿单晶；其中，A为CH₃NH₃⁺、H₂N‑CH＝NH₂⁺、(CH₃)₄N⁺、C₇H₇⁺、Cs⁺或C₃H₁₁SN₃²⁺；B为Pb、Ge或Sn；X为Cl、Br或I。通过采用具有稳定的陷光结构的材料为模板，钙钛矿生长液在具有凹凸的表面结构的模板上异相成核，进而原位生长出与模板结构相反的具有表面陷光结构的钙钛矿单晶。

技术领域

本发明涉及钙钛矿晶体领域，具体为一种具有陷光结构的钙钛矿单晶及其制备方法。

背景技术

近年来，钙钛矿太阳能电池因其具有低成本，快速提升的光电转换效率等优势在光伏太阳能电池领域收到极大的关注。目前，如何进一步提高钙钛矿电池的光电转换效率和稳定性成为最重要的研究课题。同时，钙钛矿材料也广泛应用于光探测器的研究。然而，钙钛矿太阳能电池大多都是基于多晶薄膜。众所周知，相比与多晶薄膜，单晶材料由于没有晶界、晶隙等反应界面，具有更宽的吸收范围，更低的缺陷态密度，更高的载流子迁移率，更长的载流子寿命和更好的稳定性。因此，基于单晶钙钛矿材料的太阳能电池将会带来新一轮的技术飞跃。

但是，由于高质量的钙钛矿单晶具有光滑的表面结构，会大大增加光的反射，从而减少对入射光的吸收，进而降低其太阳能电池的转换效率及其光探测器的响应率。因此，有必要寻找方法去改变钙钛矿单晶表面结构，从而降低对光的反射，进而增强光吸收。然而，由于钙钛矿单晶的生长是采用溶液法，溶液极易对晶体表面形貌进行二次改变，因此陷光结构采用的都是二次化学处理方法，无法在钙钛矿晶体生长的时候一次成型。目前还没有公开制备出具有完美表面陷光结构的钙钛矿单晶。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有陷光结构的钙钛矿单晶及其制备方法，操作简单，成功率高，能够原位生长，陷光结构质量高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种具有陷光结构的钙钛矿单晶的制备方法，将表面具有陷光结构的模板经活化处理后放入ABX₃钙钛矿前驱溶液中，前驱溶液在具有陷光结构的模板表面异相成核，进而原位生长出与模板表面陷光结构相反的具有表面陷光结构的ABX₃钙钛矿单晶；其中，A为CH₃NH₃⁺、H₂N-CH＝NH₂⁺、(CH₃)₄N⁺、C₇H₇⁺、Cs⁺或C₃H₁₁SN₃²⁺；B为Pb、Ge或Sn；X为Cl、Br或I。

优选的，模板表面的陷光结构为凹凸不平结构，凹凸不平结构为多个重复的单元结构。

进一步，单元结构为金字塔、倒金字塔、球状或半球状凹陷的孔洞结构，单元结构直径为20nm-150um。

优选的，模板采用具有陷光结构的晶体硅，不锈钢或阵列排布的聚苯乙烯小球板。