[发明专利]α-FAPbI3

说明书

本发明公开了一种α‑FAPbI₃粉末及其制备方法和钙钛矿太阳能电池，制备α‑FAPbI₃粉末的方法包括：(1)将碘化铅、碘甲脒和溶剂混合，以便得到混合溶液；(2)将所述混合溶液和反溶剂混合后进行固液分离，以便得到滤饼；(3)将所述滤饼在110～150℃下加热，以便得到α‑FAPbI₃粉末。由此，该制备方法避免了使用高纯度的反应原料，从而降低了成本；在室温下采用反溶剂析出FAPbI₃晶体，反应条件温和；避免了使用大量有毒溶剂，适合绿色安全生产；而且提高了α‑FAPbI₃粉末的产率。由此，采用该方法得到的α‑FAPbI₃粉末制备钙钛矿电池，不仅可以降低生产成本，而且可以解决现有技术中钙钛矿电池光伏性能不可重复性的难题，利于大规模生产和应用。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种α-FAPbI₃粉末及其制备方法和钙钛矿太阳能电池。

背景技术

随着光伏技术的发展，光电材料也被科研工作者们不断地开发出来，用来提高电池器件的效率。目前研究较多的为钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池等。有机-无机混合全固态钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于其低成本和高性能，目前正吸引越来越多科研人员的关注。其中FAPbI₃是目前最有前途的高效太阳能电池钙钛矿材料之一，其最佳带隙为1.47eV，高吸收系数超过104cm^-1，载流子扩散长度为几百微米。目前为止报道的钙钛矿太阳能电池光电转换效率超过了25％，但是钙钛矿电池光伏性能的不可重复性经常被报道，这源于钙钛矿太阳能电池对于原材料纯度的苛刻要求，使用的PbI₂、FAI₂等原材料的纯度需要达到99.99％，并且每批次制备前驱液时的称量也会有误差，这些使得钙钛矿电池光伏性能得不到很好地重复，而且高纯度的PbI₂、FAI₂等原材料价格较高，增加了器件的成本，使其难以大规模的生产和应用。

FAPbI₃可分为α相和δ相。目前报道的制备α-FAPbI₃的方法为：用合成的FAI和碘化铅(99.99％)的混合物(摩尔比为1:1)在2-甲氧基乙醇(99.8％无水，Aldrich)中搅拌均匀；将混合溶液加热至120℃，然后用逆行法沉淀；过滤后的FAPbI₃黑粉在150℃下烘烤30分钟。上述制备α-FAPbI₃的方法存在以下缺点：(1)采用油浴加热，反应条件较为剧烈；(2)使用逆行法沉淀耗时较长才能够沉淀出来，只有饱和的部分析出导致α-FAPbI₃的产率较低；(3)使用的原料纯度要求高，该方法在实践中不利于放大，很难大量生产；(4)使用上述方法制备α-FAPbI₃在空气中不稳定，放置一段时间会由黑色的α相变成黄色的δ相。

因此，现有的制备α-FAPbI₃粉末的方法有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种α-FAPbI₃粉末及其制备方法和钙钛矿太阳能电池，该制备方法具有以下优点：(1)避免了使用高纯度的反应原料，从而降低了成本；(2)在室温下采用反溶剂析出FAPbI₃晶体，反应条件温和；(3)避免了使用大量有毒溶剂，适合绿色安全生产；(4)提高了α-FAPbI₃粉末的产率。由此，采用该方法得到的α-FAPbI₃粉末制备钙钛矿电池，不仅可以降低生产成本，而且可以解决现有技术中钙钛矿电池光伏性能不可重复性的难题，利于大规模生产和应用。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备α-FAPbI₃粉末的方法。根据本发明实施例，所述方法包括：

(1)将碘化铅、碘甲脒和溶剂混合，以便得到混合溶液；