[发明专利]一种提高钙钛矿薄膜稳定性的方法

说明书

本发明涉及一种提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，包括如下步骤：将表面含有钙钛矿薄膜的基片置于反应腔体，用惰性气体反复清洗反应腔体；向反应腔体内通入硫化氢气体使其与钙钛矿薄膜分子发生反应后在钙钛矿薄膜表面生成硫化物层；待反应结束后，用惰性气体反复清洗反应腔体，充气至常压，待反应腔体冷却后取出反应后的基片。本发明通过在钙钛矿薄膜材料的晶界与表面生成纳米级的硫化铅层，改变了钙钛矿材料表面及晶界处的化学组成，抑制钙钛矿的降解，从而提高钙钛矿薄膜材料的性能并延长其稳定性。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种提高钙钛矿薄膜稳定性的方法。

背景技术

一般地，在高效太阳能电池中应用的钙钛矿材料是一种无机-有机的ABX₃型混合结构。其中，A主要是甲胺基（CH₃NH₃⁺）、甲脒基（CH(NH₂)₂⁺）等一价有机阳离子以及K⁺、Rb⁺、Cs⁺等一价无机阳离子中的一种或几种任意比例组成，B主要是二价铅离子（Pb²⁺），X主要是卤素阴离子（Cl^-，Br^-，I^-）。研究表明，钙钛矿材料的降解主要从表面以及晶界出开始，这是因为钙钛矿材料的表面和晶界处具有大量的缺陷，这些缺陷具有高的反应活性，在水、氧、光照等因素下，极易发生化学反应，引发钙钛矿材料自外而内的降解。为了提高钙钛矿的稳定性，普遍的做法是对钙钛矿表面做钝化处理，减少活性缺陷的浓度，抑制缺陷位点的反应活性，比如公布号为CN109686843A的专利。也有一些研究通过嵌入水氧阻隔层达到提高钙钛矿稳定性的效果，比如公布号为CN105161623A的专利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，通过在钙钛矿薄膜材料的晶界与表面生成纳米级的硫化铅层，改变了钙钛矿材料表面及晶界处的化学组成，抑制钙钛矿的降解，从而提高钙钛矿薄膜材料的性能并延长其稳定性。

本发明是这样实现的，提供一种提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，包括如下步骤：

步骤一、将表面含有钙钛矿薄膜的基片置于反应腔体，用惰性气体反复清洗反应腔体；

步骤二、向反应腔体内通入硫化氢气体使其与钙钛矿薄膜分子发生反应后在钙钛矿薄膜表面生成硫化物层；

步骤三、待反应结束后，用惰性气体反复清洗反应腔体，充气至常压，待反应腔体冷却后取出反应后的基片。

进一步地，所述惰性气体包括氩气或者氮气。

进一步地，在步骤一和步骤三中，用惰性气体反复清洗反应腔体分别是指先对反应腔体抽真空，再充入惰性气体，重复多次执行抽气和充气操作，使反应腔体净化。

进一步地，在步骤二中，通入硫化氢气体的体积比为0.1~10%，反应腔体的温度不超过300℃。

进一步地，在所述钙钛矿薄膜中含有分子结构式为ABX₃的钙钛矿化合物，其中，A为甲胺基（CH₃NH₃⁺）或甲脒基（CH(NH₂)₂⁺）一价有机阳离子，或者为K⁺、Rb⁺、Cs⁺一价无机阳离子中的至少一种，B为铅离子（Pb²⁺）或亚锡离子（Sn²⁺）二价主阳离子，X为Cl^-、Br^-、I^-中任意一种一价卤素阴离子，或者为硫氰酸根（SCN^-）或醋酸根离子(CH₃COO^-)一价阴离子。