一种无铅环保的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无铅环保的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的制备方法，其包括以下步骤：将CsBr粉末与TiBr4粉末加入装有γ

【技术实现步骤摘要】
一种无铅环保的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的制备方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿薄膜的制备
，具体是涉及一种无铅环保的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，基于有机
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无机卤化物铅基钙钛矿材料的太阳能电池器件取得了显著的进展，电池的光电转换效率的世界纪录从2009年的3.8％上升到2022年的25.7％。然而，现在获得高效率的传统的有机
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无机卤化物铅基钙钛矿由于含铅元素而具有环境毒性，并且由于含有易挥发的有机阳离子从而不稳定。只有解决了钙钛矿的毒性和不稳定性的问题，其大规模的商业化才能有望实现。
[0003]基于无铅环保的Ti元素的Cs2TiBr6双钙钛矿材料已经被证明具有优异的良好的光电性质以及优异的环境稳定性，被认为是有望替代传统有机无机铅基钙钛矿的理想材料。在现有文献报道中，Cs2TiBr6薄膜的制备方法主要包括高真空热蒸发制备法以及基于氢溴酸溶液的液相制备法。然而，高真空热蒸发法由于需要使用热蒸发镀膜机并且采用双源共同蒸发，成本较高且工艺复杂；基于氢溴酸溶液的液相制备法由于氢溴酸溶液会腐蚀基底材料，同时基于此方法制备的Cs2TiBr6薄膜厚度(～50μm)远高于光电器件所需厚度(1～10μm)，因此这种制备方法不利于光电器件的制备。因此，专利技术一种工艺简单且低成本、不会腐蚀基底材料、厚度较薄的Cs2TiBr6薄膜的制备方法，有利于商业化生产Cs2TiBr6薄膜，对推进Cs2TiBr6在光电器件的应用具有重要意义。r/>
技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决的技术问题是现有Cs2TiBr6薄膜的制备方法成本高、工艺复杂、会腐蚀基底材料、所制备薄膜厚度过厚。为此，本专利技术提供了一种无铅环保的Cs2TiBr6薄膜的制备方法，其具有成本低、工艺简单、不会腐蚀基底材料的优点，同时所制备的薄膜厚度仅有8～10μm。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无铅环保的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
[0006]步骤一：将CsBr粉末与TiBr4粉末加入装有γ
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丁内酯溶剂的烧杯并磁力搅拌使得溶解完全，之后缓慢加入无水乙腈作为抗溶剂并置于加热台上恒温加热，待产生种子微晶沉淀后倒掉溶液，使用丙酮对种子微晶冲洗后静置干燥；
[0007]步骤二：将种子微晶、CsBr粉末与TiBr4粉末加入到N,N
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二甲基甲酰胺溶剂中，装入离心管离心，将离心后的上层清液倒掉并将沉淀静置干燥，得到Cs2TiBr6微晶；
[0008]步骤三：将Cs2TiBr6微晶以一定质量比加入到环己烷与异丙醇的混合溶液，并进行磁力搅拌使得微晶充分分散，得到Cs2TiBr6前驱体溶液；
[0009]步骤四：将Cs2TiBr6前躯体溶液滴加到基底上进行旋涂，之后将基底置于加热台上退火，从而得到Cs2TiBr6薄膜。
[0010]所述步骤一中，CsBr粉末与TiBr4粉末在γ
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丁内酯中的摩尔浓度分别为0.2mol/L和0.1mol/L，加入的无水乙腈的体积为γ
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丁内酯溶剂体积的1/2～1；磁力搅拌的温度为50～75℃，搅拌的转速为200～500rpm，时间为0.5～1h；加热台上恒温加热的温度为60～70℃，时间为12～18min；静置干燥的时间为20min～1h；所使用的CsBr粉末的纯度为99.5％，TiBr4粉末的纯度为98％，γ
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丁内酯、无水乙腈、丙酮的纯度均为分析纯。
[0011]所述步骤二中，取用的种子微晶的摩尔量为0.15～0.3mol；所使用的CsBr粉末与TiBr4粉末的摩尔量均为步骤一中的1.5～2倍，N,N
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二甲基甲酰胺的体积为步骤一中γ
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丁内酯的体积的0.9～1.1倍；离心转速为6000～8000rpm，离心时间为8～14min；静置干燥时间为15～20h；所使用的CsBr粉末的纯度为99.5％，TiBr4粉末的纯度为98％，N,N
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二甲基甲酰胺溶剂的纯度为分析纯。
[0012]所述步骤三中，Cs2TiBr6微晶以20～30％的质量百分比加入到环己烷、异丙醇的混合溶液，且环己烷与异丙醇的其体积比为(4.5～6):1；磁力搅拌的加热温度为20～60℃，磁力搅拌的转速为200～500rpm，磁力搅拌的时间为14～36h；所使用的环己烷和异丙醇的纯度均为分析纯。
[0013]所述步骤四中，旋涂转速为1500～4000rpm，加速度为1000～4000rpm/s，旋涂时间为30～60s；旋涂前滴加到基底上的Cs2TiBr6前躯体溶液的体积为60～110μL；退火温度为80～120℃，退火时间为10～15min。
[0014]此外，所述步骤一至四均在惰性气体手套箱内进行。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0016]1)不需要热蒸发镀膜机和双源共蒸工艺，成本低且工艺简单；
[0017]2)不会腐蚀基底材料；
[0018]3)所制备Cs2TiBr6薄膜的厚度为8～10μm，适合用在光电器件中。
附图说明
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0020]图1为本专利技术制备的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的SEM表面图像和光学照片；
[0021]图2为本专利技术制备的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的SEM截面图像；
[0022]图3为本专利技术制备的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的XRD谱图；
[0023]图4为本专利技术制备的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的EDS谱图；
[0024]图5为本专利技术制备的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的元素比例。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例对本
技术实现思路
作进一步的详细描述，下面列举的具体实施例不用于限定本专利技术的权利范围。
[0026]实施实例1：
[0027]步骤一：将426mgCsBr粉末与368mgTiBr4粉末加入装有1mL的γ
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丁内酯溶剂的烧杯并在50℃的加热温度下以500rpm转速磁力搅拌1h使得溶解完全，之后缓慢加入0.8mL无水乙腈并置于加热台上以70℃恒温加热15min，待产生种子微晶沉淀后倒掉溶液，使用丙酮对微晶种子冲洗后静置干燥40min；
[0028]步骤二：取198mg种子微晶、766mgCsBr粉末与662mgTiBr4粉末加入到900μLN,N
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二甲基甲酰胺溶剂中，装入离心管离心以8000rpm的转速离心14min，将离心后的上层清液倒掉获取并将沉淀静置干燥20h，得到Cs2TiBr6微晶；
[0029]步骤三：将237mgCs2TiBr6微晶加入到600μL环己烷和100μL异丙醇的混合溶液，然后在40℃的加热温度以500rp本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无铅环保的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将CsBr粉末与TiBr4粉末加入装有γ
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丁内酯溶剂的烧杯并磁力搅拌使得溶解完全，之后缓慢加入无水乙腈作为抗溶剂并置于加热台上恒温加热，待产生种子微晶沉淀后倒掉溶液，使用丙酮对种子微晶冲洗后静置干燥；步骤二：将种子微晶、CsBr粉末与TiBr4粉末加入到N,N
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二甲基甲酰胺溶剂中，装入离心管离心，将离心后的上层清液倒掉并将沉淀静置干燥，得到Cs2TiBr6微晶；步骤三：将Cs2TiBr6微晶以一定质量比加入到环己烷与异丙醇混合溶液中并进行磁力搅拌使得微晶充分分散，得到Cs2TiBr6前驱体溶液；步骤四：将Cs2TiBr6前驱体溶液滴加到基底上进行旋涂，之后将基底置于加热台上退火，从而得到Cs2TiBr6薄膜。2.根据权利要求1所述的一种无铅环保的Cs2TiBr6双钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于所述步骤一中，CsBr粉末与TiBr4粉末在γ
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丁内酯中的摩尔浓度分别为0.2mol/L和0.1mol/L，加入的无水乙腈的体积为γ
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丁内酯溶剂体积的1/2～1；磁力搅拌的温度为50～75℃，搅拌的转速为200～500rpm，时间为0.5～1h；加热台上恒温加热的温度为60～70℃，时间为12～18min；静置干燥的时间为20min～1h；所使用的CsBr粉末的纯度为99.5％，TiBr4粉末的纯度为98％，γ
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丁内酯、无水乙腈、丙酮的纯度均为分析纯。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭小伟，何逸洲，郝仟禧，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：