反溶剂法制备钙钛矿层的方法及钙钛矿光电器件技术

本发明专利技术公开了一种反溶剂法制备钙钛矿层的方法及钙钛矿光电器件。所述方法包括：提供衬底以及钙钛矿前驱体溶液；在所述衬底表面涂覆反溶剂，形成液膜；在所述液膜上涂覆所述钙钛矿前驱体溶液，并进行退火处理，形成钙钛矿层。所述钙钛矿光电器件包括依次层叠设置的空穴传输层、钙钛矿层以及电子传输层，所述钙钛矿层采用上述方法制得。本发明专利技术所提供的反溶剂法制备钙钛矿层的方法使钙钛矿的结晶先从下表面开始再逐步过渡到上表面，从而避免在钙钛矿层底部形成孔洞，提高了钙钛矿薄膜与衬底的接触性，进而提高了钙钛矿器件的效率及稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
反溶剂法制备钙钛矿层的方法及钙钛矿光电器件


[0001]本专利技术涉及钙钛矿光电器件
，尤其涉及一种反溶剂法制备钙钛矿层的方法及钙钛矿光电器件。

技术介绍

[0002]近些年来，随着研究的不断深入，钙钛矿太阳能电池取得突飞猛进的发展，其实验室中测得的光电转换效率由最初的3.8％增长到25％以上，被誉为“光伏领域的新希望”。
[0003]常见钙钛矿电池结构分为介观结构、介观超结构、平面n
‑
i
‑
p型及平面p
‑
i
‑
n型结构等。目前小器件常用的钙钛矿层制备方法分为两步法、一步旋涂法。
[0004]如图1所示，现有技术中的一步旋涂法是指将钙钛矿前驱体溶液旋涂在基片上，后续通过反溶剂或者抽气去除大部分溶剂，钙钛矿晶体析出结晶形成钙钛矿层的制备方法。其中，钙钛矿前驱体溶液常用的溶剂例如可以为N，N
‑
二甲基甲酰胺与二甲基亚砜的混合溶剂。
[0005]但本专利技术人发现，采用传统的处理工艺，在去除溶剂过程中，无论是用反溶剂法还是抽气法都会导致涂覆形成的液膜的上表面的钙钛矿先结晶，而下表面会残留一些例如二甲基亚砜之类的溶剂，因为其不易挥发的特性，后续退火过程中，残留的溶剂才被逐步挥发除去，进而会留下很多孔洞，这些孔洞会导致钙钛矿层与衬底的接触产生问题，并且后续更容易导致器件的衰减及损伤，因为空气中的水氧更容易从孔洞进入。
[0006]因此，如何避免在钙钛矿层的形成过程中产生孔洞的问题是提升钙钛矿光电器件性能的关键。
[0007]需要说明的是，公开于
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的技术背景的理解，其中包含了本专利技术的专利技术人对于现有技术中存在的问题的挖掘和分析的内容，而不应当被视为承认或以任何形式暗示
技术介绍
中的全部内容均构成已经被本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种反溶剂法制备钙钛矿层的方法及钙钛矿光电器件。
[0009]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种反溶剂法制备钙钛矿层的方法，包括：
[0011]提供衬底以及钙钛矿前驱体溶液；
[0012]在所述衬底表面涂覆反溶剂，形成液膜；
[0013]在所述液膜上涂覆所述钙钛矿前驱体溶液，并进行退火处理，形成钙钛矿层。
[0014]第二方面，本专利技术还提供一种钙钛矿光电器件，包括依次层叠设置的空穴传输层、钙钛矿层以及电子传输层，所述钙钛矿层采用上述方法制得。
[0015]在上述技术方案中，提出一种新型的反溶剂制备制备钙钛矿层的方法，通过这种
方法，使钙钛矿的结晶先从下表面开始再逐步过渡到上表面，从而避免在钙钛矿层底部形成孔洞，提高了钙钛矿薄膜与衬底的接触性，进而提高了钙钛矿器件的效率及稳定性。
[0016]基于上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：
[0017]本专利技术所提供的反溶剂法制备钙钛矿层的方法能够很好地避免结晶过程中在钙钛矿层的底部形成孔洞，增强了钙钛矿层与衬底的接触性，进而提高了钙钛矿器件的效率及稳定性。
[0018]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
[0019]图1是本专利技术
技术介绍
提供的一现有技术中的反溶剂法制备钙钛矿层过程示意图；
[0020]图2a是本专利技术一典型对比案例提供的反溶剂法制备的钙钛矿层截面形貌电镜照片；
[0021]图2b是本专利技术一典型实施案例提供的反溶剂法制备的钙钛矿层截面形貌电镜照片；
[0022]图3是本专利技术一典型实施案例以及典型对比案例提供的反溶剂法制备的钙钛矿层的伏安特性曲线对比测试图；
[0023]图4是本专利技术一典型实施案例以及对比案例所提供的钙钛矿器件的老化测试对比图。
具体实施方式
[0024]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0025]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0026]而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0027]现有技术中，传统的反溶剂制备钙钛矿层的工艺过程例如是：
[0028]第一步：配制1.4M钙钛矿溶液，溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺∶二甲基亚砜＝4∶1，将钙钛矿前驱体溶液旋涂于衬底表面。
[0029]第二步：在旋涂过程中，在合适的工艺时间(一般为旋涂结束前10s左右)滴加反溶剂，滴加量为300微升左右，使用的反溶剂有氯苯、乙酸乙酯、乙醚等。
[0030]第三步：将钙钛矿薄膜放于加热板上退火，退火温度为120℃左右，退火时间为30min左右。
[0031]其中，在利用反溶剂法制备钙钛矿层的时候，钙钛矿结晶过程从上表面开始，残留
溶剂“封”在底部，随着退火过程进行，底部溶剂缓慢挥发，留下很多孔洞这些孔洞造成钙钛矿薄膜跟衬底的接触出现问题，影响了器件效率及后续器件的稳定性。
[0032]为了解决这一问题，我们提出一种新型的反溶剂制备工艺，通过这种工艺，使钙钛矿结晶先从下表面开始再逐步过渡到上表面，从而避免在薄膜底部形成孔洞，提高了钙钛矿层与衬底接触，提高了钙钛矿器件的效率及稳定性。
[0033]本专利技术实施例提供一种反溶剂法制备钙钛矿层的方法，包括如下的步骤：
[0034]提供衬底以及钙钛矿前驱体溶液；
[0035]在所述衬底表面涂覆反溶剂，形成液膜；
[0036]在所述液膜上涂覆所述钙钛矿前驱体溶液，并进行退火处理，形成钙钛矿层。
[0037]在一些实施方案中，所述钙钛矿前驱体溶液的溶剂包括N，N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜
……
中的任意一种或两种以上的组合。
[0038]在一些实施方案中，所述反溶剂包括氯苯、乙酸乙酯以及乙醚中的任意一种或两种以上的组合。
[0039]在一些实施方案中，所述液膜的厚度为1
‑
2μm。
[0040]在一些实施方案中，所述方法具体包括：采用旋涂的方法形成液膜后，继续滴加旋涂所述钙钛矿前驱体溶液。
[0041]在一些实施方案中，所述钙钛矿前驱体包括MAPbI3、FAPbI3、FAx1CsylPbI3、FAx2MAy2CszPbI3以及FAx3Csy3PbImBm中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反溶剂法制备钙钛矿层的方法，其特征在于，包括：提供衬底以及钙钛矿前驱体溶液；在所述衬底表面涂覆反溶剂，形成液膜；在所述液膜上涂覆所述钙钛矿前驱体溶液，并进行退火处理，形成钙钛矿层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液的溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的任意一种或两种的组合；和/或，所述反溶剂包括氯苯、乙酸乙酯以及乙醚中的任意一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液膜的厚度为1
‑
2μm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括：采用旋涂的方法形成液膜后，继续滴加旋涂所述钙钛矿前驱体溶液。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体包括MAPbI3、FAPbI3、FA
x1
Cs
y1
PbI3、FA
x2
MA
y2
Cs
z
PbI3以及FA
x3
Cs
y3
PbI
m
Br
n
中的任意一种或两种以上的组合，其中，x1+y1＝1，x2+y2+z＝1，x3+y3＝1，m+n＝1。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述旋涂的转速为1500
‑
35...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱桂，陈加坡，李骏，安扬，袁晨辰，陈伟中，范利生，田清勇，范斌，
申请(专利权)人：昆山协鑫光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：