[发明专利]利用络合物掺杂制备的柔性反式结构无甲胺钙钛矿薄膜、方法及其应用

说明书

本发明公开了利用络合物掺杂制备的柔性反式结构无甲胺钙钛矿薄膜、方法及其应用，属于可穿戴柔性光伏器件技术领域，本发明选用络合物HPbI₃作为掺杂剂，利用这种络合物掺杂制备柔性反式结构无甲胺钙钛矿薄膜，利用HPbI₃(氢铅碘)掺杂进无甲胺组分钙钛矿前驱体溶液中，直接将处理后的前驱体溶液旋涂到准备好的PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)/ITO柔性衬底上，获得钙钛矿薄膜。其原理为：由于该络合物属于钙钛矿前驱体物质的一种，可以直接参与到钙钛矿结晶过程中，从而可得到非辐射缺陷减少、具有高结晶质量的钙钛矿薄膜。利用HPbI₃掺杂得到高质量均匀的柔性反式结构无甲胺钙钛矿薄膜制备可穿戴柔性光伏器件，从而提升了器件的光电转换效率和机械稳定性。

技术领域

本发明属于可穿戴柔性光伏器件技术领域，具体涉及利用添加剂掺杂进无甲胺钙钛矿薄膜以制备柔性反式结构钙钛矿薄膜，由此获得的柔性反式结构钙钛矿太阳能电池具有显著提高的光电转换效率和机械稳定性，进而实现对器件各项光电性能的大幅度提升。

背景技术

有机-无机杂化卤化铅钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于其光电转换效率(PCE)的飞速发展而引起了人们的广泛关注。其中柔性太阳能电池因其在便携式和可穿戴电子产品中的巨大应用潜力而备受关注。然而，由于以塑料为衬底的柔性PSCs的低温加工要求以及甲胺成分的不稳定因素，导致其难以实现高效率和机械稳健性。于是，人们提出通过优化钙钛矿薄膜的光学和电学性能，设计合理组分工程和添加剂工程策略已被广泛应用于提高钙钛矿薄膜的性能。其中，采用添加剂工程对钙钛矿中的缺陷进行钝化处理，以降低非辐射复合损失，提高钙钛矿的PCE，此方法是目前简单易行的方法。现有技术将添加剂种类包括聚合物，小分子，无机物等，这些物质掺杂进无甲胺组分的柔性反式结构PSCs效果并不明显，从而导致器件光电性能和机械稳定性下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供利用络合物掺杂制备柔性反式结构无甲胺钙钛矿薄膜的方法。本发明选用络合物HPbI₃作为掺杂剂，利用这种络合物掺杂制备柔性反式结构无甲胺钙钛矿薄膜，利用HPbI₃(氢铅碘)掺杂进无甲胺组分钙钛矿前驱体溶液中，直接将处理后的前驱体溶液旋涂到准备好的PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)/ITO柔性衬底上，获得钙钛矿薄膜。其原理为：由于该络合物属于钙钛矿前驱体物质的一种，可以直接参与到钙钛矿结晶过程中，从而可得到非辐射缺陷减少、具有高结晶质量的钙钛矿薄膜。

本发明通过如下技术方案实现：

利用络合物掺杂制备柔性反式结构无甲胺钙钛矿薄膜的方法，具体步骤如下：

(1)、钙钛矿前驱体制备；

具体步骤为：首先，将碘化铷(RbI)、碘化铯(CsI)、甲脒氢碘酸盐(FAI)、碘化铅(PbI₂)及溴化铅(PbBr₂)按照化学计量比混合，加入溶剂充分搅拌得到前驱体溶液；然后，将氢铅碘(HPbI₃)加入进前驱体溶液中得到混合前驱体溶液；

(2)、PEN/ITO柔性衬底的清洗与制作；

具体步骤为：首先，将PEN/ITO柔性衬底清洁干燥，将洁净的柔性衬底用双面胶粘在玻璃片上得到可旋涂用的衬底；

(3)、柔性反式结构无甲胺钙钛矿太阳能薄膜的制备；

具体步骤为：首先，将步骤(1)得到的混合前驱体溶液在制备好的柔性衬底上进行旋涂；然后在旋涂过程中滴加氯苯作为反溶剂，最后，将柔性衬底放置加热台退火，得到非辐射缺陷减少、高质量晶粒形貌的反式结构无甲胺钙钛矿薄膜。