一种基于添加剂工程制备钙钛矿薄膜的方法及其光电应用技术

本发明专利技术公开了一类基于添加剂工程制备钙钛矿薄膜的方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用，包括添加剂材料的种类和钙钛矿薄膜的制备方法。添加剂分子具有的特征在于化学结构中具有相邻双羰基或者三羰基，中间夹杂氨基。基于添加剂工程制备钙钛矿薄膜，可实现低温(＜80℃)快速(＜10min)退火过程，制备出晶粒大、晶界少的高质量钙钛矿薄膜；钙钛矿薄膜形成后，添加剂可残留在薄膜内部或表面，进一步钝化缺陷态或在表界面处辅助载流子输运，提高载流子收集效率。通过本发明专利技术提供的制备方法所获得的高质量钙钛矿薄膜有望在钙钛矿太阳电池、钙钛矿发光二极管、钙钛矿光探测器、钙钛矿激光等光电器件领域获得广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于添加剂工程制备钙钛矿薄膜的方法及其光电应用
本专利技术为一种通过添加剂工程制备高质量钙钛矿薄膜的方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用，包括添加剂材料的种类和钙钛矿薄膜的制备工艺。
技术介绍
有机金属卤化物型钙钛矿材料具有吸光能力强、载流子迁移率高和溶液可加工等特点，受到极为广泛的关注。自钙钛矿材料被应用在光伏器件上，其光电转化效率已超过多晶硅电池而达到25.2％，且上升势头还未停止，极有可能取代硅基电池而改变光伏行业目前的市场格局。钙钛矿太阳电池的器件效率很大程度上取决于钙钛矿薄膜层的晶体质量，即其晶粒、晶界。晶粒越小、晶界越多，薄膜内缺陷态密度越高，从而导致严重的电子-空穴非辐射复合而限制器件性能的提升。反之，如果晶粒变大、晶界随之会减少，导致电子-空穴非辐射复合的缺陷态密度会降低，器件性能可以得到大幅提升。因此，提高钙钛矿太阳电池的器件效率的关键是减少钙钛矿薄膜内部及其表面的缺陷态密度。目前，有关减少钙钛矿薄膜缺陷态密度的方法主要有：改变钙钛矿材料的组分，加强晶体各晶元之间的结合力；通过控制钙钛矿薄膜制备过程中溶剂的挥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于添加剂制备钙钛矿薄膜的方法，其特征在于包括以下制备步骤：步骤(1)：将配制好的钙钛矿前驱体溶液中加入添加剂，所述添加剂为有机小分子中的一种或多种，用量为前驱体总摩尔量的0.1％-5％；步骤(2)：将上述配制好的溶液涂膜在衬底上，加热退火形成钙钛矿薄膜，退火温度不高于80℃，退火时间为1-10分钟。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于添加剂制备钙钛矿薄膜的方法，其特征在于包括以下制备步骤：步骤(1)：将配制好的钙钛矿前驱体溶液中加入添加剂，所述添加剂为有机小分子中的一种或多种，用量为前驱体总摩尔量的0.1％-5％；步骤(2)：将上述配制好的溶液涂膜在衬底上，加热退火形成钙钛矿薄膜，退火温度不高于80℃，退火时间为1-10分钟。


2.根据权利要求1所述的制备方法，所述有机小分子添加剂具有以下通式(I)和通式(II)结构：



其中，R1、R2、R3、R4可以是氢基、直链烷基、支链烷基、直链烷氧基、支链烷氧基、氨基、甲氨基、二甲氨基、乙氨基、二乙氨基、乙酰氨基、羟基、乙烯基、丙烯基、异丙烯基、乙炔基、苄基、酚羟基、对甲苯基、间甲苯基、邻甲苯基中的一种或多种。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的制备方法，前驱体溶液中溶质主要由铅基化合物和卤素化合物组成，其中，铅基化合物包括PbCl2、PbBr2、PbI2、Pb(SCN)2、Pb(CH3COO)2中的一种或多种；卤素化合物AX具体为：A为CH3NH3、NH2-CH＝NH2、CH3CH2NH3、CH3(CH2)2NH3、CH3(CH2)3NH3、Cs、Li、Na中的一种或多种，X为F、Cl、Br、I中的一种或多种。


4.根据权利要求1-2中任一项所述的制备方法，前驱体溶液中溶剂主要为N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、碳酸二甲酯、γ-丁内酯、丙酮、甲苯、氯苯、氯仿、甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、乙腈、苯甲醚、乙酸乙酯、吡啶中的一种或多种。


5.根据权利要求1-2中任一项所述的制备方法，前驱体溶液的摩尔浓度范...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，吕宜璠，王金培，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32