[发明专利]一种钙钛矿薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钙钛矿薄膜及其制备方法；该制备方法包括以下步骤：a)将钙钛矿的前驱体溶液进行湿法制膜，得到钙钛矿湿膜；b)在步骤a)得到的钙钛矿湿膜表面喷涂纳米粉体粒子，进行固化处理，退火后得到钙钛矿薄膜；所述纳米粉体粒子的粒径为5nm～200nm。与现有技术相比，本发明提供的制备方法采用湿法成膜，并配合纳米粉体粒子获得钙钛矿薄膜，产品质量好、稳定性高；采用本发明提供的制备方法得到的钙钛矿薄膜进一步制备的钙钛矿太阳能电池中，有源层和传输层之间通过嵌入式的纳米晶/纳米线的有效接合，可以降低载流子复合，提高电池效率。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，更具体地说，是涉及一种钙钛矿薄膜及其制备方法。

背景技术

钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells)，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。在接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对；由于钙钛矿材料激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者形成激子，而且，因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，所以载流子的扩散距离和寿命较长；然后，这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集，即电子从钙钛矿层传输到电子传输层，最后被ITO收集，而空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，最后被金属电极收集，当然，这些过程中总不免伴随着一些载流子的损失，如电子传输层的电子与钙钛矿层空穴的可逆复合、电子传输层的电子与空穴传输层的空穴的复合(钙钛矿层不致密的情况)、钙钛矿层的电子与空穴传输层的空穴的复合，因此要提高电池的整体性能，这些载流子的损失应该降到最低；最后，通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。

目前，钙钛矿太阳能电池发展现状良好，但现有技术中干法制备的钙钛矿平面结构有源层和传输层之间存在载流子抽取能力和阻隔能力不足的技术问题，影响电池器件效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钙钛矿薄膜及其制备方法，本发明提供的制备方法采用湿法成膜并配合纳米粉体粒子获得质量好、稳定性高的钙钛矿薄膜，进一步制备得到的钙钛矿太阳能电池具有更高的电池效率。

本发明提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：

a)将钙钛矿的前驱体溶液进行湿法制膜，得到钙钛矿湿膜；

b)在步骤a)得到的钙钛矿湿膜表面喷涂纳米粉体粒子，进行固化处理，退火后得到钙钛矿薄膜；所述纳米粉体粒子的粒径为5nm～200nm。

优选的，步骤a)中所述钙钛矿的前驱体溶液中的溶质具有式(I)所示通式：

ABX₃ 式(I)；

式(I)中，A为CH₃NH₃、NH₂CHNH₂、C₈H₉NH₃或Cs，B为Pb或Sn，X选自Cl、Br和I中的一种或多种。

优选的，步骤a)中所述钙钛矿的前驱体溶液中的溶剂选自DMF、DMSO、GBL、2-ME、乙腈、甲醇和ACN中的一种或多种。

优选的，步骤a)中所述钙钛矿的前驱体溶液的浓度为0.05mol/L～1.5mol/L。

优选的，步骤a)中所述湿法制膜的方式为刮涂、喷雾热解或旋涂；所述湿法制膜的温度为10℃～30℃，厚度为100nm～1000nm。

优选的，步骤b)中所述纳米粉体粒子为纳米晶和/或纳米线；