[发明专利]钙钛矿薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种制备钙钛矿薄膜的方法，其特征在于，包括：

(1)利用近空间升华法在基底上形成金属卤化物薄膜；

(2)利用溶液法在所述金属卤化物薄膜形成有机卤化物薄膜；

(3)对步骤(2)得到的基底材料进行干燥、退火处理，以便使金属卤化物和有机卤化物发生固相晶化反应形成钙钛矿薄膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属卤化物薄膜中具有含铯钙钛矿籽晶。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属卤化物为PbX_a2，所述有机卤化物为FAX_b和/或MAX_c，所述含铯钙钛矿籽晶为CsPbX_d3，其中，X_a、X_b、X_c和X_d分别独立地为选自I、Br和Cl中的至少之一，FAX_b为甲脒的卤化物，MAX_c为甲胺的卤化物。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括：

步骤(1)中，将PbX_a2和CsX_e混合，并在惰性气氛下利用近空间升华法在所述基底上形成具有CsPbX_d3籽晶的卤化铅薄膜，其中，X_e为选自I、Br和Cl中的至少之一；

步骤(2)中，配制含有FAX_b和/或MAX_c的前驱体溶液，并利用溶液法在所述卤化铅薄膜上形成FAX_b和/或MAX_c薄膜。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，至少满足以下条件之一：

步骤(1)中，所述CsX_e与PbX_a2的摩尔比为(0.001～0.25):1；

步骤(1)中，所述近空间升华法的温度不大于500℃；

步骤(1)中，将PbX_a2和CsX_e置于近空间升华炉的源上，基底置于所述源的正上方，所述基底与所述源之间的距离为2～50mm，所述近空间升华炉反应室内的压强为0.1～100Pa；

步骤(2)中，所述前驱体溶液以选自DMF、DMSO和IPA中的至少之一为溶剂；

步骤(2)中，所述前驱体溶液中包括用于促进晶粒长大和钝化晶粒缺陷的添加剂；

步骤(2)中，所述溶液法为选自狭缝刮涂法、刮刀涂覆法、喷涂法和浸泡法中的至少之一；

步骤(3)中，所述退火的温度不高于200℃；

步骤(3)中，所述退火为一步退火处理或多步退火处理；

步骤(3)中，所述退火包括：预先于70～100℃下进行第一退火，然后于100～150℃下进行第二退火。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，至少满足以下条件之一：

步骤(1)中，所述CsX_e与PbX_a2的摩尔比为(0.05～0.1):1；

步骤(1)中，所述近空间升华法的温度为250～350℃；

步骤(1)中，所述基底与所述源之间的距离为3～10mm；

步骤(2)中，所述溶液法为狭缝刮涂法、刮刀涂覆法或喷涂法；

步骤(2)中，所述添加剂为选自KI、RbI、RhI和PEAI中的至少之一；

步骤(1)和步骤(2)中，按照Cs、FA和MA的总摩尔数与Pb、卤元素的摩尔比为1:1:3来形成金属卤化物薄膜和有机卤化物薄膜；

基于摩尔总数为1mol的CsX_e、FAX_b、MAX_c，CsX_e、FAX_b和MAX_c的摩尔比为(0.001～0.25)：(0～0.999)：(0～0.3)，其中，FAX_b和MAX_c不同时为零。