[发明专利]一种卤化亚锡溶液及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种卤化亚锡溶液及其制备方法与应用，其中，制备方法包括步骤：将单质锡和卤化锡加入到极性溶剂中并搅拌，得到锡源化合物，所述单质锡与所述卤化锡的摩尔比大于等于1:1；在所述锡源化合物中加入有机‑无机源化合物和添加剂，加热搅拌后，制得卤化亚锡溶液。本发明提供的卤化亚锡溶液的制备方法极其简单，产率高，无需长时间反应，无需高温烧结，节省了大量的原料、能源、时间，且制得的卤化亚锡溶液有一定的抗氧化能力，因为溶液中存在过量的锡粉，抑制了卤化亚锡的氧化，可以长期使用。采用本发明所述卤化亚锡溶液制得的钛矿太阳能电池具有较高的开路电压，从而大幅改良了钛矿太阳能电池的性能。

技术领域

本发明涉及钙钛矿材料领域，尤其涉及一种卤化亚锡溶液及其制备方法与应用。

技术背景

有机-无机卤化物钙钛矿因其独特的光学和电学性能，在光电材料领域受到了广泛的研究，尤其是铅(Pb)基的卤化物钙钛矿太阳能电池，目前光电转换效率高达创纪录的25.2％，显示出强大的商业化潜力。然而，由于Pb元素的毒性而导致的环境隐患问题，一直是其产业化过程中的顾虑之一。因此，寻求能替代Pb的环境友好的元素，是一个十分重要的课题。Pb基钙钛矿材料优异的光电特性来源于Pb2+的最外层6s 2孤对电子，与Pb元素同主族的Sn元素能够形成三维钙钛矿结构，且其同样具有惰性5s 2外层电子结构，因而是替代Pb的首选。

锡卤钙钛矿(ASnX₃)是一类低毒性的钙钛矿材料，目前这种材料的核心原料碘化亚锡(SnI₂)的合成、提纯工艺较为复杂，并且该原料在启封后和使用中容易氧化。FASnI₃是一种受到广泛关注的锡卤钙钛矿(ASnX₃)太阳能电池结构。现有FASnI₃钙钛矿太阳能电池的前驱体溶液通常使用甲脒氢碘酸盐(Formamidinium Iodide,FAI)、碘化亚锡(SnI₂)、氟化亚锡(SnF₂)作为溶质，N,N-二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide,DMF)和二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide,DMSO)作为溶剂。在通常制备的FASnI₃电池中，一般使用碘化亚锡(SnI₂)配制前驱体溶液，作为钙钛矿结构ABX₃中B位元素Sn(Ⅱ)的来源。

由于核心物质碘化亚锡(SnI₂)易被氧化，导致前驱体溶液易发生氧化。所以在前驱体溶液合成和薄膜制备过程中以碘化亚锡(SnI₂)为前驱体的试剂非常容易氧化成四价锡离子，从而在溶液中掺入了相当数量的四价锡离子杂质，进而对钙钛矿薄膜的状态和制成器件的性能产生负面影响。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种卤化亚锡溶液及其制备方法与应用，旨在解决现有技术制备的卤化亚锡溶液容易被氧化，导致基于所述卤化亚锡溶液制备的锡卤钙钛矿光电器件性能较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种卤化亚锡溶液的制备方法，其中，包括步骤：

将单质锡和卤化锡加入到极性溶剂中并搅拌，得到锡源化合物，所述单质锡与所述卤化锡的摩尔比大于等于1:1；

在所述锡源化合物中加入有机-无机源化合物和添加剂，加热搅拌后，制得卤化亚锡溶液。

所述卤化亚锡溶液的制备方法，其中，所述有机-无机源化合物为化学通式为A⁺X^-中的一种化合物或两种化合物的混合，其中，A⁺为包括单个或多个胺根的胺类阳离子、Cs⁺或Rb⁺，X^-为Cl^-、Br^-或I^-。