[发明专利]一种钙钛矿薄膜的快速制备方法及其应用

摘要

本发明公布一种钙钛矿薄膜的快速制备方法及其应用，利用热气体干燥法实现晶体快速生长，得到平整致密的高质量钙钛矿薄膜；包括：配制含铅材料(醋酸铅、氧化铅、氢氧化铅、硫酸铅、碳酸铅、硝酸铅、(次)磷酸铅、氯化铅、碘化铅、溴化铅中至少一种)与有机卤盐(甲胺碘、甲脒碘、甲胺溴、甲脒溴、甲胺氯、甲脒氯中至少一种)的混合溶液，作为钙钛矿前驱液；沉积在基底上；利用干燥的热气体快速吹干沉积在基底上的钙钛矿前驱液，形成平整致密的钙钛矿薄膜。本发明高效低成本，适应于大规模工业化生产，得到的钙钛矿薄膜可以应用在太阳能电池、发光二极管、光敏二极管、激光器、薄膜晶体管、光电探测器、微传感器件等诸多光电功能器件领域。

主权项

1.一种钙钛矿薄膜的快速制备方法，利用热气体干燥法实现晶体快速生长，制备得到平整致密的高质量钙钛矿薄膜，包括如下步骤：1)配制含铅材料与有机卤盐的混合溶液，作为钙钛矿前驱液；所述钙钛矿前驱液为热溶液或冷溶液；所述热溶液的温度为35℃～120℃；所述冷溶液的温度为20℃～30℃；所述含铅材料为醋酸铅、氧化铅、氢氧化铅、硫酸铅、碳酸铅、硝酸铅、(次)磷酸铅、氯化铅、碘化铅、溴化铅中至少一种；所述有机卤盐为甲胺碘、甲脒碘、甲胺溴、甲脒溴、甲胺氯、甲脒氯中至少一种；所述钙钛矿前驱液的溶剂包括N,N‑二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ‑丁内酯、N‑甲基吡咯烷酮、异丙醇、甲醇、乙醇、二‑甲氧基乙醇、二‑乙氧基乙醇、氯仿、甲苯、氯苯和二氯苯中的一种或多种；所述钙钛矿前驱液中掺入水、盐酸、氢碘酸、磷酸、次磷酸、乙酸、氯化铯、溴化铯、碘化铯、碳酸铯中的一种或多种作为添加剂；前驱液的浓度以含铅材料的摩尔浓度为基准，浓度范围为0.05M～1M；2)通过沉积方法将步骤1)所述钙钛矿前驱液沉积在基底上；所述基底包括柔性基底或刚性基底；所述柔性基底为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚醚酰亚胺(PEI)；所述刚性基底为ITO透明电极、FTO透明电极、金属纳米线/氧化物混合透明电极、氧化物/金属/氧化物多级结构透明电极、合金、金属电极和碳材料、白玻璃中至少一种；所述沉积方法包括狭缝涂布、丝网印刷、打印、喷涂、刮涂和旋涂中的一种或多种；将钙钛矿前驱液沉积在基底上之前，在基底上表面沉积二氧化钛、氧化锌、聚3,4‑乙撑二氧噻吩∶聚苯乙烯磺酸盐、氧化锌锡、二氧化锡、聚[双(4‑苯基)(4‑丁基苯基)胺、4‑丁基‑N,N‑二苯基苯胺均聚物、聚乙烯咔唑、金属酞箐分子材料、富勒烯、石墨烯、氧化镍、五氧化二钒、硫氰化铜、碘化亚铜、硫化锌、二硫化钼、氧化铬、氧化钼、富勒烯衍生物、2,2',7,7'‑四[N,N‑二(4‑甲氧基苯基)氨基]‑9,9'‑螺二芴、聚[双(4‑苯基)(2,4,6‑三甲基苯基)胺]、2,3,5,6‑四氟‑7,7',8,8'‑四氰二甲基对苯醌中的一种或多种；3)利用干燥的热气体快速吹干步骤2)所述沉积在柔性基底或刚性基底上的钙钛矿前驱液，形成平整致密的钙钛矿薄膜；所述干燥的热气体包括氩气、氮气、氧气、干燥热空气中的一种或多种。