[发明专利]一种热稳定的无机钙钛矿薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种热稳定的无机钙钛矿薄膜，是无机钙钛矿经过α→δ→α的连续相转变，均匀致密地覆盖在基底表面，所述无机钙钛矿化学式表达为ABX₃，其中，A选自Cs⁺，Rb⁺等中的一种或两种的组合，优选为Cs⁺；B选自Pb²⁺，Sn²⁺等中的一种或两种的组合，优选为Pb²⁺；X选自Cl^-，Br^-，I^-中的一种或两种以上的组合，优选为Br^-和I^-的混合物。

2.根据权利要求1所述的无机钙钛矿薄膜，其特征在于，所述ABX₃为CsPbI_aBr_3-a，a为1-3之间的整数，比如a为1,2或3；优选地，所述ABX₃为CsPbI₂Br。

3.根据权利要求1所述的无机钙钛矿薄膜，其特征在于，所述无机钙钛矿的晶粒尺寸大小为1-10μm，优选为4-7μm，更优选为5±1μm；所述无机钙钛矿薄膜的相对拉伸应力释放在40％以上，优选在50％以上，更优选在55％以上。

4.根据权利要求1所述的无机钙钛矿薄膜，其特征在于，所述连续相转变(α→δ→α)，是粗无机钙钛矿先在高湿环境下发生α→δ相转变得到δ相，再在高温下退火发生δ→α相转变得到α相。

5.根据权利要求4所述的无机钙钛矿薄膜，其特征在于，所述高湿环境是60-90％湿度中放置2-30min，优选在70-80％湿度放置5-15min；所述高温下退火是在250-350℃下退火1-20min，优选是在260-300℃下退火10-15min。

6.根据权利要求1所述的无机钙钛矿薄膜，其特征在于，所述ABX₃为CsPbI₂Br，且其晶粒的尺寸为5±1μm；其XRD衍射图谱中在以下的2θ出现特征峰：14.6°±0.3°、20.9°±0.3°、24.5°±0.3°和29.6°±0.3°，且没有12.6°±0.3°和10.2°±0.3°的特征峰。

7.权利要求1-6任一项所述无机钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制无机钙钛矿前驱体溶液，并将无机钙钛矿前驱体溶液涂覆到基底表面，制备得到无机钙钛矿前驱体薄膜；

(2)将步骤(1)的无机钙钛矿前驱体薄膜进行梯度退火处理，得到粗制无机钙钛矿薄膜；

(3)将步骤(2)的无机钙钛矿薄膜进行连续相转变处理，得到精制无机钙钛矿薄膜。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述无机钙钛矿前驱体包括如下组分中的至少一种：(a)至少一种结构式为AX的化合物和至少一种结构式为BX₂的化合物；(b)至少一种ABX₃型无机钙钛矿材料；和/或

步骤(1)中，所述无机钙钛矿前驱体溶液的溶剂为酰胺类溶剂和/或砜类溶剂，优选DMF和/或DMSO；所述无机钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.8-1.5M，优选1-1.2M；和/或

步骤(2)中，所述梯度退火方式，是分为两步进行退火，第一步为低温快退火，第二步为高温满退火。具体地，第一步退火温度为40-60℃，退火时间为1-4min，优选第一步退火温度为50-55℃，退火时间为2-3min；第二步退火温度为140-180℃，退火时间为5-20min，优选第二步退火温度为150-160℃，退火时间为10-15min。

9.一种无机钙钛矿薄膜太阳能电池，所述电池的吸光层采用权利要求1-6任一项所述的无机钙钛矿薄膜。

10.根据权利要求9所述的无机钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，太阳能电池是平面结构或者介孔结构的钙钛矿薄膜太阳能电池，由导电基底、致密电子传输层、所述的无机钙钛矿薄膜吸光层、空穴传输层和顶电极顺序组成；

优选地，所述导电基底可为掺杂氟或铟的二氧化锡导电玻璃；所述致密电子传输层可为二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)和二氧化锡(SnO₂)中任一种；所述空穴传输层材料选自聚3-己基噻吩(P3HT)，聚3-乙酸噻吩(PTAA)，2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，CuSCN和NiO_x中任一种；所述顶电极为功函数较高的金属材料，包括但不局限于金、银或导电碳材料。。