[发明专利]一种用于制备钙钛矿薄膜组合物、钙钛矿薄膜及制备方法、太阳能电池

说明书

本发明涉及一种用于制备钙钛矿薄膜组合物、钙钛矿薄膜及制备方法、太阳能电池，该组合物包含键合分子钙钛矿材料和混合溶剂，混合溶剂包含醚类溶剂和腈类溶剂；键合分子钙钛矿材料包含ABXsubgt;3/subgt;和键合分子，其中，A为一价阳离子，B为二价无机阳离子，X为卤素阴离子；键合分子为具有氧代基团的化合物，且键合分子的DNsupgt;*/supgt;值小于或等于β值。本发明使键合分子钙钛矿材料分散于含有醚类溶剂和腈类溶剂的混合溶剂中，从而在制备钙钛矿薄膜的过程中能够诱导快速结晶，进而制备得到上下表面均连续致密的钙钛矿薄膜。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种用于制备钙钛矿薄膜组合物、钙钛矿薄膜及制备方法、太阳能电池。

背景技术

在光伏产业领域中，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新一代薄膜电池已经逐渐展现出巨大的应用潜力，包括高的光电转换效率和低成本生产制备工艺等。钙钛矿吸光层是整个钙钛矿器件的核心，通过溶液湿法制备的薄膜质量影响并决定着钙钛矿器件的性能与表现，因此实现高质量、高重复性钙钛矿薄膜的制备是进一步提高钙钛矿器件性能的关键。常见使用液相法合成有机无机杂化钙钛矿薄膜，所涉及的结晶过程会直接影响到钙钛矿薄膜的质量，包括表观形貌和微观应力、缺陷。

现有技术中，钙钛矿材料ABX₃是由原料组分1(AX:CH(NH₂)₂X,CH₃NH₃X和CsX等)和组分2(BX₂:PbX₂,SnX₂等)先按等比例溶解在强溶剂化的DMF溶剂和添加剂(主要是键合分子DMSO、NMP等)，然后通过涂覆工艺结晶生长获得。但是在上述过程中，钙钛矿材料在溶液相中会与添加剂相互作用，形成复杂的中间体形态，钙钛矿材料与添加剂的计量比以及中间体胶束的均匀程度都会影响钙钛矿薄膜制备过程中的重复性。

传统的钙钛矿浆料是把各种钙钛矿前驱体AX(CH(NH₂)₂X,CH₃NH₃X和CsX等)和BX₂(PbX₂,SnX₂等)简单地分散在添加剂和强溶剂化的溶剂里面，如DMF。DMF这类分散溶剂的影响往往被忽略。由于DMF和各个前驱体的强相互作用导致溶液中也可能形成多种前驱体-DMF的中间体结构，最后生长获得钙钛矿结构往往是非等化学计量比的。DMF溶剂作为万能溶剂被广泛用于溶解钙钛矿前驱体，由于它和前驱体的强相互作用，往往会诱导结晶动力学中的慢成核过程，从而导致形成薄膜形貌不连续。虽然使用反溶剂、热基底、真空闪蒸、气流等方法来加快结晶，但是所制备的薄膜从上表面到下表面的质量差异较大。这种空间维度上的薄膜差异对大面积钙钛矿电池的性能影响极大。因此，如何通过简单的涂覆工艺得到致密、均一的大面积钙钛矿薄膜是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种用于制备钙钛矿薄膜组合物、钙钛矿薄膜及制备方法、太阳能电池，目的是通过简单涂覆工艺制备得到上下表面均连续致密的钙钛矿薄膜。

一方面，本发明涉及一种用于制备钙钛矿薄膜的组合物，该组合物包含键合分子钙钛矿材料和混合溶剂，所述混合溶剂包含醚类溶剂和腈类溶剂；所述键合分子钙钛矿材料包含ABX₃和键合分子，其中，A为一价阳离子，B为二价无机阳离子，X为卤素阴离子；所述键合分子为具有氧代基团的化合物，且所述键合分子的DN^*值小于或等于β值。

可选地，所述键合分子钙钛矿材料与所述混合溶剂的比为(0.5-1)mol:1L；和/或，

所述腈类溶剂和所述醚类溶剂的体积比为(0.2-1.5):1。