[发明专利]多位点氨基酸钝化材料、基于该材料的钙钛矿及其制备方法和应用

说明书

本发明提出了一种多位点氨基酸钝化材料，其特征在于：所述多位点氨基酸钝化材料包括一个烷基链段，所述烷基链段包含一个官能团（A）、一个官能团（B）和至少一个官能团（C），所述官能团（A）为氨基，所述官能团（B）为羧基，所述官能团（C）为氨基、巯基、羟基、咪唑、脂基、酰胺、硝基、醛基、芳基、氰基、磺酸基中的至少一个。本发明提供的多位点氨基酸钝化材料可充当电子供体或电子受体，与钙钛矿材料的带电缺陷相互作用，对钙钛矿材料的表面或晶界具有良好的钝化效果。

技术领域

本发明涉及一种多位点氨基酸钝化材料、基于该材料的钙钛矿及其光电器件的制备方法，属于光电材料与器件技术领域。

背景技术

钙钛矿材料是一类具有ABX₃结构通式的晶体结构，其中A一般指的是一些有机胺离子（如CH₃NH₃⁺，NH=CHNH₃⁺）或铯（Cs⁺）离子，占据正方体的八个顶点，B指的是二价金属离子（Pb²⁺，Sn²⁺），位于正方体的体心，X则表示卤素离子（I^-，Br^-，Cl^-）或者多种卤素的掺杂，占据六面体的面心。目前，钙钛矿材料已经广泛应用于钙钛矿太阳能电池、钙钛矿发光、光探测器等领域。

据了解，现有技术制备的多晶钙钛矿薄膜普遍具有大量的缺陷，这些缺陷主要位于晶体表面和晶界处，极大地损害了光电器件的性能和稳定性。钙钛矿材料的表面悬空键和晶界缺陷的钝化已成为抑制钙钛矿膜层中载流子复合的重要手段。钙钛矿和有机小分子之间的相互作用可以实现膜层表面乃至膜层内部的有效钝化。到目前为止，已经报道了不同的钝化分子充当电子给体或电子受体，与钙钛矿膜层的带电缺陷相互作用，消除由缺陷引起的电荷陷阱。例如，陆续有工作证明了路易斯碱噻吩、吡啶等具有路易斯酸或碱官能团的分子，以及多功能表面层可以钝化钙钛矿表面缺陷状态并提高表面质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中钙钛矿光电器件中钙钛矿薄膜具有的大量的表面和晶界的缺陷，提供一种多位点氨基酸钝化材料、基于该材料的钙钛矿及其制备方法和应用，制备方法简单方便。

本发明提供一种多位点氨基酸钝化材料，其特征在于：所述多位点氨基酸钝化材料包括一个烷基链段，所述烷基链段包含一个官能团（A）、一个官能团（B）和至少一个官能团（C），所述官能团（A）为氨基，所述官能团（B）为羧基，所述官能团（C）为氨基、巯基、羟基、咪唑、脂基、酰胺、硝基、醛基、芳基、氰基、磺酸基中的至少一个。

本发明提出一种含有三个或三个以上钝化位点的氨基酸化合物，将其作为添加剂引入到钙钛矿前驱溶液中，可以很好的调控钙钛矿薄膜的结晶过程，有效钝化薄膜表面和晶界缺陷，获得平整致密均匀的钙钛矿薄膜，在钙钛矿太阳能电池、钙钛矿发光、光探测器等领域具有良好的应用前景。

作为本发明的进一步技术方案，所述多位点氨基酸钝化材料的通式如下所示：

式中，R=(CH₂)_n，n≥1且n取整数，X为氨基、巯基、羟基、咪唑、脂基、酰胺、硝基、醛基、芳基、氰基、磺酸基中的至少一个，X与烷基链段上的CH结构相连。

本发明还提供了一种基于所述多位点氨基酸钝化材料的钙钛矿。

本发明进一步的提供了所述钙钛矿的制备方法，包括以下步骤：

S1、将多位点氨基酸钝化材料与金属源化合物和有机/无机源卤化物按照不同的化学计量比溶解在混合极性溶剂中，搅拌均匀制备成钙钛矿前躯体溶液；

S2、将钙钛矿前躯体溶液旋涂到沉积有空穴传输层的ITO基片上，之后滴加反溶剂，再经过退火形成平整致密无针孔的钙钛矿薄膜。