[发明专利]一种中间体材料及其应用、钙钛矿层的制备方法

说明书

本发明提供了一种中间体材料及其应用、钙钛矿层的制备方法，涉及材料技术领域。中间体材料包括钙钛矿和亲油性金属氧化物，亲油性金属氧化物的表面连接有配体，配体为主链具有8～30个碳原子的长碳链配体。本发明提供的中间体材料能够改善钙钛矿B位和X位的缺陷所带来的器件稳定性低的问题。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种中间体材料及其应用、钙钛矿层的制备方法。

背景技术

金属卤化物钙钛矿(ABX₃)具有离子性质，在非平衡条件下(例如光照或加热)会产生较多的本征缺陷，引发稳定性问题。具体的，在非平衡状态下，钙钛矿或接触界面中相对较弱的键容易断裂，同时形成卤素空位和卤素间隙：一方面，具有低迁移活化能的缺陷(例如碘缺陷)会加速混合金属卤化物钙钛矿中例如I^-的迁移，引发X位的自发偏析；另一方面，生成的相对氧化势垒较低的I^-缺陷容易被氧化为I⁰，成为载流子非辐射复合中心。如此，不仅会影响其所应用的钙钛矿薄膜的元素迁移和稳定性退化，更会导致半导体器件的结构稳定性的下降，极大地限制了例如钙钛矿太阳能电池、钙钛矿发光二极管的半导体器件的应用。此外，例如B位中的Pb²⁺在加热或光照下也容易被还原为Pb⁰，形成深度缺陷态，严重降低半导体器件的长期稳定性。

为减小工况过程中B位和X位所带来的不良问题，行业中提出了利用还原剂和氧化还原对来修复缺陷的方法。还原剂可以选择3-肼苯甲酸(3-HBA)(Angew.Chem.Int.Ed.2022,61,e202206914)。其中的-NHNH₂可使I₂缺陷还原为I^-，从而抑制I^-的氧化，而-COOH生成的H⁺可抑制有机阳离子的脱质子化和随后的胺-阳离子反应。但还原剂的功能比较单一，且还原剂作为消耗剂，在长期使用过程中无法持续修复缺陷。氧化还原对可以选择Eu³⁺/Eu²⁺(Science2019,363,265-270)、二茂铁/二茂铁碘化物(Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,25567-25574)。其中，变价金属离子对作为氧化还原对选择性氧化Pb⁰并还原I⁰。但Eu金属价格昂贵，且该体系下Pb与I的氧化还原速率不匹配，I缺陷形成能和迁移能都更低。

因此，亟待一种更有效的方法来改善B位和X位的缺陷问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中间体材料，该中间体材料能够改善钙钛矿B位和X位的缺陷所带来的器件稳定性低的问题。

本发明的另一目的在于提供中间体材料的应用。

本发明的再一目的在于提供钙钛矿层的制备方法。

本发明解决技术问题是采用以下技术方案来实现的：

中间体材料，包括钙钛矿和亲油性金属氧化物，亲油性金属氧化物的表面连接有配体，配体为主链具有8～30个碳原子的长碳链配体。

可选的，在本发明的一些实施例中，长碳链配体选自硬脂酸、油胺、油酸中的一种或多种。

可选的，在本发明的一些实施例中，亲油性金属氧化物的金属元素选自镍、铁、钴中的一种或多种。

可选的，在本发明的一些实施例中，亲油性金属氧化物选自氧化镍、氧化铁、氧化钴、镍铁氧化物、镍钴氧化物、铁钴氧化物中的一种或多种。

可选的，在本发明的一些实施例中，钙钛矿与亲油性金属氧化物的摩尔比为100:0.1～5；和/或