一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及光电功能材料与器件技术领域，尤其涉及一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜及其制备方法与应用，其制备方法包括步骤：将钙钛矿溶液涂布在基底上，在涂布过程中使用纳米晶溶液冲洗基底上的钙钛矿溶液薄膜，得到含有纳米晶的钙钛矿溶液薄膜；然后进行退火处理，纳米晶诱导钙钛矿薄膜的生长，得到纳米晶增强的钙钛矿薄膜；其中，所述纳米晶溶液的溶剂为绿色溶剂或低毒溶剂。本发明专利技术利用纳米晶作为人工籽晶改良一系列绿色或低毒不良反溶剂，使其成为用于钙钛矿薄膜生产的高效反溶剂，可以有效解决现有绿色或低毒溶剂作为反溶剂时导致钙钛矿薄膜中籽晶不够的问题；本发明专利技术利用纳米晶作为人工籽晶调控制备的钙钛矿薄膜表现出更高的晶体质量。的晶体质量。的晶体质量。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及光电功能材料与器件
，尤其涉及一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着大面积钙钛矿太阳能电池的迅速发展和产业化的临近，钙钛矿生产过程中使用的有毒反溶剂对人类健康和环境健康产生了极大的威胁。目前报到的一系列高效率钙钛矿太阳能电池中，最常用的方法是采用氯苯反溶剂制备钙钛矿薄膜。但是氯苯对人类的中枢系统具有抑制和麻醉作用，同时对肝脏和肾脏也具有破坏作用。
[0003]当研究者用其它绿色或低毒溶剂取代氯苯时，往往很难得到致密且连续的钙钛矿薄膜。只是因为当前的绿色溶剂不能够与钙钛矿前驱液有效作用，促进薄膜中籽晶的产生。当籽晶浓度不足时，会导致钙钛矿薄膜的不连续性和针孔现象。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜及其制备方法与应用，旨在解决现有制备钙钛矿薄膜使用绿色或低毒的反溶剂时，会导致钙钛矿薄膜的不连续性和针孔现象的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，包括步骤：
[0008]将钙钛矿溶液涂布在基底上，在涂布过程中使用纳米晶溶液冲洗基底上的钙钛矿溶液薄膜，得到含有纳米晶的钙钛矿溶液薄膜；
[0009]对所述含有纳米晶的钙钛矿溶液薄膜进行退火处理，得到纳米晶增强的钙钛矿薄膜；
[0010]其中，所述纳米晶溶液的溶剂为绿色溶剂或低毒溶剂。
[0011]所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述纳米晶溶液中的纳米晶选自钙钛矿纳米晶、金属硫化物纳米晶、碳材料纳米晶中的一种。
[0012]所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述钙钛矿纳米晶的形貌、金属硫化物纳米晶的形貌、碳材料纳米晶的形貌各自独立地选自量子点、纳米片、纳米棒、纳米线中的一种；所述钙钛矿纳米晶选自铯铅碘钙钛矿、铯铅溴钙钛矿、甲胺铅碘钛矿、甲胺铅溴钛矿、甲脒铅碘钛矿、甲脒铅溴钛矿中的一种或多种；所述金属硫化物纳米晶选自硫化铅、硫化锌、硫化铜中的一种或多种；所述碳材料纳米晶选自碳量子点、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
[0013]所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述绿色溶剂或低毒溶剂包括非卤代烷烃类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂。
[0014]所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述非卤代烷烃类溶剂选自
正己烷、正辛烷、正癸烷中的一种；所述醇类溶剂选自乙醇、异丙醇、丁醇中的一种；所述醚类溶剂选自乙醚、丙二醇醚、乙二醇醚中的一种；所述酯类溶剂选自乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一种。
[0015]所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述纳米晶溶液的浓度为0.1mg/ml
‑
50mg/ml。
[0016]所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述钙钛矿溶液中的溶剂选自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
‑
乙氧基乙醇中的一种或多种。
[0017]所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述退火处理的温度为100
‑
120℃，所述退火处理的时间为50
‑
60min。
[0018]一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜，利用上述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法制得。
[0019]一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜的应用，所述纳米晶增强的钙钛矿薄膜用于太阳能电池、发光二极管、光敏二极管、激光器、薄膜晶体管、光电探测器、微传感器件的制备。
[0020]有益效果：本专利技术提供一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜及其制备方法与应用，其制备方法包括步骤：将钙钛矿溶液滴加在基底上，通过旋涂方式进行涂布，在旋涂过程中使用纳米晶溶液冲洗基底上的钙钛矿溶液薄膜，得到含有纳米晶的钙钛矿溶液薄膜；对所述含有纳米晶的钙钛矿溶液薄膜进行退火处理，纳米晶诱导钙钛矿薄膜的生长，得到纳米晶增强的钙钛矿薄膜；其中，所述纳米晶溶液的溶剂为绿色溶剂或低毒溶剂。本专利技术利用纳米晶作为人工籽晶改良一系列绿色或低毒不良反溶剂，使其成为用于钙钛矿薄膜生产的高效反溶剂，可以有效解决现有绿色或低毒溶剂作为反溶剂时导致钙钛矿薄膜中籽晶不够的问题；通过纳米晶作为人工籽晶改良的反溶剂可以替代传统普遍使用的氯苯等高毒性反溶剂，可以有效减少生产过程中对人体健康和环境安全的威胁。本专利技术利用纳米晶作为人工籽晶调控制备的钙钛矿薄膜表现出更高的晶体质量。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜制备方法的工艺流程示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例1和实施例2使用的CsPbI3纳米晶的透射电镜图；
[0023]图3为本专利技术实施实例1中CsPbI3镶嵌于钙钛矿薄膜中的透射电镜图；
[0024]图4为本专利技术实施例1中用纯辛烷(a)和CsPbI3纳米晶体的辛烷溶液(b)分别作为反溶剂制得的钙钛矿薄膜的扫描电子显微镜图；
[0025]图5为本专利技术实施例2分别以氯苯(CB)和CsPbI3掺杂的辛烷(OCT/NCs)作为反溶剂制备的钙钛矿太能电池J
‑
V图；
[0026]图6为本专利技术实施例3中PbS掺杂乙酸乙酯作为反溶剂制备的钙钛矿太能电池J
‑
V图；
[0027]图7为本专利技术实施例5中采用CsPbI3掺杂辛烷作为反溶剂制备硅/钙钛矿叠层电池J
‑
V图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜及其制备方法与应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0030]应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0031]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：将钙钛矿溶液涂布在基底上，在涂布过程中使用纳米晶溶液冲洗基底上的钙钛矿溶液薄膜，得到含有纳米晶的钙钛矿溶液薄膜；对所述含有纳米晶的钙钛矿溶液薄膜进行退火处理，得到纳米晶增强的钙钛矿薄膜；其中，所述纳米晶溶液的溶剂为绿色溶剂或低毒溶剂。2.根据权利要求1所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述纳米晶溶液中的纳米晶选自钙钛矿纳米晶、金属硫化物纳米晶、碳材料纳米晶中的一种。3.根据权利要求2所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿纳米晶的形貌、金属硫化物纳米晶的形貌、碳材料纳米晶的形貌各自独立地选自量子点、纳米片、纳米棒、纳米线中的一种；所述钙钛矿纳米晶选自铯铅碘钙钛矿、铯铅溴钙钛矿、甲胺铅碘钛矿、甲胺铅溴钛矿、甲脒铅碘钛矿、甲脒铅溴钛矿中的一种或多种；所述金属硫化物纳米晶选自硫化铅、硫化锌、硫化铜中的一种或多种；所述碳材料纳米晶选自碳量子点、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述绿色溶剂或低毒溶剂包括非卤代烷烃类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂。5.根据权利要求4所述的纳米晶增强的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述非卤代烷烃类溶剂选自正己烷、正辛烷、正癸烷中的一种；...

【专利技术属性】
技术研发人员：何祝兵，修京伟，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：