包括有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法及包括有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件技术

本发明专利技术的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法包括：步骤a)，层叠第一结构体和第二结构体，以使第一表面层和第二表面层相接触，所述第一结构体包括含有下述i～v)中的至少一种物质的第一表面层，所述第二结构体包括与第一表面层独立地包含下述i～v)中的至少一种物质的第二表面层；以及步骤b)，向层叠有第一结构体和第二结构体的层叠体施加热量以及物理力：i)有机、无机杂化钙钛矿化合物，ii)有机卤化物，iii)金属卤化物，iv)有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质，v)金属卤化物前体物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法及包括有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件
本专利技术涉及有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的制备方法及包括有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，详细地，涉及如下的有机、无机杂化钙钛矿化合物膜及包括其的器件的制备方法，即，能够以简单的低温工序迅速地制备高品质的有机、无机杂化钙钛矿化合物膜，从而可适合大量生产及大面积生产。
技术介绍
被称为有机金属卤化钙钛矿化合物(Organometalhalideperovskitecompound)的有机、无机杂化钙钛矿化合物由有机阳离子A、金属阳离子M及卤素阴离子X形成，是由具有钙钛矿结构的AMX3的化学式代表的物质。详细地，由AMX3的化学式代表的有机、无机杂化钙钛矿化合物为A有机阳离子位于对MX6八面体(octahedron)进行角剪切(corner-shearing)的三维网络的中间的形态。这种有机、无机杂化钙钛矿化合物的材料价格非常低，可实现低温工序或低价的溶液工序，从而产业性优秀，因此在发光器件、存储器件、传感器、光伏器件等多种领域积极进行研究。如上所述，由于有机、无机杂化钙钛矿化合物的通过自组装(self-assembling)来进行结晶化的特征，具有可实现低温溶液工序的优点，但很难控制快速结晶化及自组装特性，从而很难制备实际上致密且具有平坦的表面的薄膜。本申请人通过韩国公开专利第2014-0035284号来提出具有显著的高发电效率的新型结构的太阳能电池，并且提出通过利用溶液涂敷法来制备具有平坦的表面的有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的制备方法。但是，为了实现基于有机、无机杂化钙钛矿化合物的器件的商业化，需要开发如下的简单的制备工序技术，即，制备高品质的致密膜、可实现大面积处理、再现性高、使挥发性有机溶剂的使用量最小化、更简单且容易地实现控制。本申请人通过开发如下的技术来提出本专利技术，即，可制备致密度高且由粗晶粒形成的高品质的钙钛矿化合物膜、适合实质性的商业化、可通过低价的快速且简单的工序来制备高品质的有机、无机杂化钙钛矿化合物膜。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于，提供如下的有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的制备方法，即，可制备高品质的有机、无机杂化钙钛矿化合物膜、可通过低价的快速且简单的工序来制备有机、无机杂化钙钛矿化合物膜、具有优秀的再现性及工序稳定性、可实现大面积处理。本专利技术的另一目的在于，提供具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法。本专利技术的又一目的在于，提供将有机、无机杂化钙钛矿化合物膜作为媒介来粘合两个结构体的粘合方法。本专利技术的又一目的在于，提供包含有机、无机杂化钙钛矿化合物作为光吸收体的太阳能电池的制备方法。本专利技术的又一目的在于，提供用于制备太阳能电池的太阳能电池制备用层叠体，上述太阳能电池包含有机、无机杂化钙钛矿化合物作为光吸收体。本专利技术的又一目的在于，提供包含有机、无机杂化钙钛矿化合物作为光吸收体的太阳能电池。技术方案本专利技术的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法包括：步骤a)，层叠第一结构体和第二结构体，以使第一表面层和第二表面层相接触，第一结构体包括含有下述i～v)中的至少一种物质的第一表面层，第二结构体包括与第一表面层独立地包含下述i～v)中的至少一种物质的第二表面层；以及步骤b)，向层叠有第一结构体和第二结构体的层叠体施加热量以及物理力：i)有机、无机杂化钙钛矿化合物ii)有机卤化物iii)金属卤化物iv)有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质v)金属卤化物前体物质。在本专利技术的制备方法的一实施例中，可借助在步骤b)所施加的热量以及物理力使第一表面层和第二表面层转换成单一的有机、无机杂化钙钛矿化合物膜。在本专利技术的制备方法的一实施例中，包含于第一表面层的物质-包含于第二表面层的物质的对(pair)可以为1)有机、无机杂化钙钛矿化合物-有机、无机杂化钙钛矿化合物、2)有机、无机杂化钙钛矿化合物-有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质、3)有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质-有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质、4)金属卤化物前体物质-有机卤化物、5)金属卤化物-有机卤化物中的一种。在本专利技术的制备方法的一实施例中，第一表面层及第二表面层可相互独立地由涂敷由i～v)中的至少一种物质的颗粒的涂敷膜、i～v)中的至少一种物质的多孔膜、i～v)中的至少一种物质的致密膜或者它们的组合形成。在本专利技术的制备方法的一实施例中，第一表面层及第二表面层可相互独立地为包含i～v)中的至少一种物质的单层、包含i～v)中的至少2种物质的单层或者使i～v)中的至少2种物质分别形成层并层叠而成的层叠层。在本专利技术的制备方法的一实施例中，第一表面层及第二表面层能够以相对应的形状实现图案化。在本专利技术的制备方法的一实施例中，第一表面层及第二表面层可相互独立地通过印刷、涂敷或蒸镀而成。在本专利技术的制备方法的一实施例中，第一表面层及第二表面层可相互独立地利用溶解有i～v)中的至少一种物质的溶液或分散有i～v)中的至少一种物质的浆料或油墨而成。在本专利技术的制备方法的一实施例中，第一表面层以及第二表面层中的至少一个表面层可包含i)有机、无机杂化钙钛矿化合物，通过对ii)有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质的层或层叠有iii)金属卤化物前体物质和iv)有机卤化物的层叠层进行热处理来制备包含i)有机、无机杂化钙钛矿化合物的表面层。在本专利技术的制备方法的一实施例中，i)有机、无机杂化钙钛矿化合物满足下述化学式1、化学式2或化学式3。化学式1：AMX3在化学式1中，A作为1价的阳离子，A为有机铵离子、脒类(amidiniumgroup)离子或有机铵离子和脒类离子，M为2价的金属离子，X为卤离子。化学式2：A(M1-aNa)X3在化学式2中，A作为1价的阳离子，A为有机铵离子、脒类离子或有机铵离子和脒类离子，M为2价的金属离子，N为选自1价的金属离子以及3价的金属离子中的一种以上的掺杂金属离子，a为0＜a≤0.1的实数，X为卤离子。化学式3：A(N11-bN2b)X3在化学式3中，A作为1价的阳离子，A为有机铵离子、脒类离子或有机铵离子和脒类离子，N1为1价的金属离子，N2为3价的金属离子，b为0.4≤b≤0.6的实数，X为卤离子。在本专利技术的制备方法的一实施例中，在化学式1、化学式2或化学式3中，A可以为Aa(1-x)Abx，Aa可以为脒类离子，Ab可以为有机铵离子，x可以为0.3至0.05的实数。在本专利技术的制备方法的一实施例中，在化学式1、化学式2或化学式3中，X可包含互不相同的两种卤离子。在本专利技术的制备方法的一实施例中，在化学式1、化学式2或化学式3中，X可以为Xa(1-y)Xby，Xa可以为碘离子，Xb可以为溴离子，y可以为0.05至0.3的实数。在本专利技术的制备方法的一实施例中，iv)有机卤化物可满足下述化学式4。化学式4：AX在化学式4中，A作为1价的阳离子，A为有机铵离子、脒类离子或有机铵离子和脒类离子，X为卤离子。在本专利技术的制备方法的一实施例中，v)金属卤化物可满足下述化学式5、化学式6或化学式7。化学式5：MX2在化学式5中，M为2价的金属离子，X为卤离子。化学式6：(M1-aNa)X2在化学式6中，M为2价的金属离子，N为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，包括：步骤a)，层叠第一结构体和第二结构体，以使第一表面层和第二表面层相接触，所述第一结构体包括含有下述i～v)中的至少一种物质的第一表面层，所述第二结构体包括与第一表面层独立地包含下述i～v)中的至少一种物质的第二表面层；以及步骤b)，向层叠有第一结构体和第二结构体的层叠体施加热量以及物理力：i)有机、无机杂化钙钛矿化合物ii)有机卤化物iii)金属卤化物iv)有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质v)金属卤化物前体物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.08 KR 10-2015-00025361.一种具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，包括：步骤a)，层叠第一结构体和第二结构体，以使第一表面层和第二表面层相接触，所述第一结构体包括含有下述i～v)中的至少一种物质的第一表面层，所述第二结构体包括与第一表面层独立地包含下述i～v)中的至少一种物质的第二表面层；以及步骤b)，向层叠有第一结构体和第二结构体的层叠体施加热量以及物理力：i)有机、无机杂化钙钛矿化合物ii)有机卤化物iii)金属卤化物iv)有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质v)金属卤化物前体物质。2.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，借助在所述步骤b)所施加的热量以及物理力使第一表面层和第二表面层转换成单一的有机、无机杂化钙钛矿化合物膜。3.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，包含于所述第一表面层的物质-包含于第二表面层的物质的对为1)有机、无机杂化钙钛矿化合物-有机、无机杂化钙钛矿化合物、2)有机、无机杂化钙钛矿化合物-有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质、3)有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质-有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质、4)金属卤化物前体物质-有机卤化物、5)金属卤化物-有机卤化物中的一种。4.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述第一表面层以及第二表面层相互独立地由涂敷有i～v)中的至少一种物质的颗粒的涂敷膜、i～v)中的至少一种物质的多孔膜、i～v)中的至少一种物质的致密膜或者它们的组合形成。5.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述第一表面层以及第二表面层相互独立地为包含i～v)中的至少一种物质的单层、包含i～v)中的至少2种物质的单层或者使i～v)中的至少2种物质分别形成层并层叠而成的层叠层。6.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述第一表面层以及第二表面层以相对应的形状实现图案化。7.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述第一表面层以及第二表面层相互独立地通过印刷、涂敷或蒸镀而成。8.如权利要求7所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述第一表面层以及第二表面层相互独立地利用溶解有所述i～v)中的至少一种物质的溶液或分散有所述i～v)中的至少一种物质的浆料或油墨而成。9.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述第一表面层以及第二表面层中的至少一个表面层包含i)有机、无机杂化钙钛矿化合物，通过对所述ii)有机、无机杂化钙钛矿化合物前体物质的层或层叠有iii)金属卤化物前体物质和iv)有机卤化物的层叠层进行热处理来制备包含i)有机、无机杂化钙钛矿化合物的所述表面层。10.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述i)有机、无机杂化钙钛矿化合物满足下述化学式1、化学式2或化学式3：化学式1：AMX3在化学式1中，A作为1价的阳离子，A为有机铵离子、脒类离子或有机铵离子和脒类离子，M为2价的金属离子，X为卤离子，化学式2：A(M1-aNa)X3在化学式2中，A作为1价的阳离子，A为有机铵离子、脒类离子或有机铵离子和脒类离子，M为2价的金属离子，N为选自1价的金属离子以及3价的金属离子中的一种以上的掺杂金属离子，a为0＜a≤0.1的实数，X为卤离子，化学式3：A(N11-bN2b)X3在化学式3中，A作为1价的阳离子，A为有机铵离子、脒类离子或有机铵离子和脒类离子，N1为1价的金属离子，N2为3价的金属离子，b为0.4≤b≤0.6的实数，X为卤离子。11.如权利要求10所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，在所述化学式1、化学式2或化学式3中，A作为Aa(1-x)Abx，Aa为脒类离子，Ab为有机铵离子，x为0.3至0.05的实数。12.如权利要求10所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，在所述化学式1、化学式2或化学式3中，X包含互不相同的两种卤离子。13.如权利要求10所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，在所述化学式1、化学式2或化学式3中，X作为Xa(1-y)Xby，Xa为碘离子，Xb为溴离子，y为0.05至0.3的实数。14.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述iv)有机卤化物满足下述化学式4：化学式4：AX在化学式4中，A作为1价的阳离子，A为有机铵离子、脒类离子或有机铵离子和脒类离子，X为卤离子。15.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述v)金属卤化物满足下述化学式5、化学式6或化学式7：化学式5：MX2在化学式5中，M为2价的金属离子，X为卤离子，化学式6：(M1-aNa)X2在化学式6中，M为2价的金属离子，N为选自1价的金属离子以及3价的金属离子中的一种以上的掺杂金属离子，a为0＜a≤0.1的实数，X为卤离子，化学式7：(N11-bN2b)X2在化学式7中，N1为1价的金属离子，N2为3价的金属离子，b为0.4≤b≤0.6的实数，X为卤离子。16.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述物理力包括压缩力。17.如权利要求1所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述步骤b)的热量及物理力的施加为热压成形。18.如权利要求17所述的具有有机、无机杂化钙钛矿化合物膜的器件的制备方法，其特征在于，所述热压成形在50℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：石相日，鲁俊洪，徐章源，全男中，金荣燦，
申请(专利权)人：韩国化学研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR