[发明专利]一种基于含氯化合物调节钙钛矿晶体取向提升钙钛矿光电器件性能的方法

说明书

本发明公开了一种基于含氯化合物调节钙钛矿晶体取向提升钙钛矿光电器件性能的方法，向钙钛矿材料中掺杂含氯化合物，制得卤化物钙钛矿薄膜。本发明的卤化物钙钛矿薄膜具有晶粒尺寸增加、结晶性增强、晶体取向可调控的特点。基于本发明可制得性能较高且稳定性较好的钙钛矿光电器件。

技术领域

本发明涉及钙钛矿材料的制备方法，特别涉及一种基于含氯化合物调节钙钛矿晶体取向提升钙钛矿光电器件性能的方法。

背景技术

钙钛矿材料具有合适的光学带隙、较高的消光系数、极佳的双极性载流子传输能力以及超过1μm的电子/空穴扩散长度，是开发高效光电器件的理想材料。使用钙钛矿材料制备的薄膜已经广泛应用于钙钛矿太阳能电池、钙钛矿发光二极管、光探测器等领域。

然而，钙钛矿薄膜对水氧敏感，容易分解导致器件失效。为了解决这一问题，可以引入一些大尺寸的有机阳离子，使钙钛矿从三维结构转化二维或准二维结构钙钛矿，阻止水分进入界面，抑制分解，提升器件的稳定性。但这些绝缘长链有机阳离子的引入也导致了钙钛矿晶体生长出现各向异性的特征，阻碍了载流子沿垂直方向的传输，降低了器件性能。因此，需要解决二维材料引入带来的载流子传输问题。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种具有晶粒尺寸大、薄膜结晶性强、稳定性高等性能的基于含氯化合物调节钙钛矿晶体取向提升钙钛矿光电器件性能的方法。

技术方案：本发明提供一种基于含氯化合物调节钙钛矿晶体取向提升钙钛矿光电器件性能的方法，向钙钛矿材料中掺杂含氯化合物，制得卤化物钙钛矿薄膜，实现钙钛矿晶体优先取向。这类掺杂物质都属于含氯化合物A-Cl，优选氨基酸盐离子、NH₄⁺、MA⁺。

进一步地，所述的基于含氯化合物调节钙钛矿晶体取向提升钙钛矿光电器件性能的方法，包括如下步骤：

(1)将含氯化合物、金属源化合物和有机/无机源卤化物混合，溶于有机溶剂中，配制成前驱体溶液；

(2)将上述前驱体溶液旋涂在ITO/空穴传输层/玻璃基片上，旋涂过程中滴加反溶剂，热退火后得到卤化物钙钛矿薄膜。

进一步地，所述步骤(1)中金属源化合物为铅基源化合物或锡基源化合物；所述有机/无机源卤化物为甲脒碘或甲胺碘。所述铅基源化合物优选碘化铅、溴化铅中的一种或两种，所述锡基源化合物优选碘化亚锡。所述金属源化合物、有机/无机源卤化物和含氯化合物的摩尔比优选为1∶1∶x，其中0＜x≤0.1。

进一步地，所述步骤(1)中有机溶剂为DMF或DMSO中的一种或两种的混合液。 DMF和DMSO体积比优选为4∶1。

进一步地，所述步骤(2)中的卤化物钙钛矿薄膜应用于钙钛矿光电器件。

进一步地，所述于钙钛矿光电器件包括ITO电极、空穴传输层、含氯化合物掺杂的钙钛矿薄膜、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极。

有益效果：本发明通过在钙钛矿前驱体溶液中添加含氯化合物，将钙钛矿晶体从随机取向调节至定向优先生长，从而有利于钙钛矿薄膜载流子传输，同时也可以增大晶粒尺寸，增强薄膜结晶性，提升钙钛矿光电器件的效率和稳定性。

附图说明

图1是FASnI₃、掺杂2，3-DAPAC的FASnI₃钙钛矿薄膜的XRD图；

图2是FASnI₃、掺杂2，3-DAPAC的FASnI₃钙钛矿薄膜的GIWAXS图；

图3是FASnI₃、掺杂2，3-DAPAC的FASnI₃钙钛矿薄膜的SEM图；