一种开放空气环境低温制备制造技术

本发明专利技术属于钙钛矿光伏器件领域，公开了一种开放空气环境低温制备

【技术实现步骤摘要】
一种开放空气环境低温制备CsPbI2Br薄膜的方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿光伏器件领域，具体涉及一种开放空气环境低温制备
CsPbI2Br
薄膜的方法
。

技术介绍

[0002]全无机
CsPbI2Br
钙钛矿材料凭借优异的热稳定性和光电性能而在半透明和叠层光伏器件中表现出巨大的应用潜力
。
然而，
CsPbI2Br
钙钛矿在实际制备过程中仍然面临着结构相稳定性差的问题，即开放空气环境下的光活性
α
相
CsPbI2Br
极易转变为无光伏特性的光惰性
δ
相，从而导致器件性能的急剧恶化
。
当前大多数
CsPbI2Br
钙钛矿太阳能电池的制备需要使用手套箱或干燥空气箱，极大限制了工业化生产的进展，同时也增添了实验操作的复杂性
。
此外，为了获得高质量的光活性
α
相
CsPbI2Br
薄膜，通常需要
260℃
以上的高温退火工艺，极大增加了生产制备过程的能量损耗
。
因此，发展可在开放空气环境下低温制备的高质量光活性
α
相
CsPbI2Br
钙钛矿薄膜极为关键
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种开放空气环境低温制备
CsPbI2Br
薄膜的方法，该方法可在低温开放空气环境中制备
CsPbI2Br
薄膜，且得到的薄膜衬底覆盖性佳
、
薄膜表面形貌好
、
晶粒尺寸较大且分布均匀，稳定性及重复性好
。
[0004]为达到上述目的，本专利技术是通过下述方案来实现的
。
[0005]一种开放空气环境低温制备
CsPbI2Br
薄膜的方法，包括：
[0006]S1.
将
FTO
导电玻璃衬底使用洗涤剂水溶液
、
丙酮
、
异丙醇依次超声清洗，然后用
N2干燥，并用紫外臭氧处理；
[0007]S2.
利用旋涂法将
SnO2水溶液涂敷在经过步骤
S1
处理的
FTO
导电玻璃衬底，然后在空气中退火，自然冷却至室温后，获得具有致密的
SnO2电子传输层的
FTO/SnO2基底；
[0008]S3.
低温预热所述
FTO/SnO2基底后，开放空气环境下，在
SnO2电子传输层表面涂敷
CsPbI2Br
钙钛矿前驱体溶液，退火后形成
CsPbI2Br
钙钛矿层薄膜
。
[0009]进一步的，所述
SnO2水溶液的配置是将去离子水按照体积比
3:1
添加到
SnO2胶体溶液中，并用磁力搅拌器常温搅拌
2h。
[0010]进一步的，步骤
S2
中，所述旋涂法的旋涂条件为：在旋转速度
2000
～
4000rpm
下旋涂
30s
，旋转加速度为
1000
～
2000rpm/s
；退火条件为：
150℃
温度条件下退火
30min。
[0011]进一步的，所述
CsPbI2Br
钙钛矿前驱体溶液的制备方法为：按照摩尔比
2:1:1
将
CsI、PbI2、PbBr2加入有机溶剂
A
，全部溶解后形成
CsPbI2Br
钙钛矿前驱体溶液
。
[0012]进一步的，所述有机溶剂
A
为二甲基亚砜
DMSO、
二甲基甲酰胺
DMF
和
γ
‑
丁内酯中的一种或多种混合溶液，
CsPbI2Br
钙钛矿前驱体的摩尔浓度为
0.4
‑
1.6mol/L。
[0013]进一步的，步骤
S3
中，所述低温预热的温度为
50
‑
120℃。
[0014]进一步的，步骤
S3
中，所述低温预热的温度为
50
‑
100℃。
[0015]进一步的，步骤
S3
中，所述低温预热的温度为
80℃。
[0016]进一步的，步骤
S3
中，所述在
SnO2电子传输层表面涂敷
CsPbI2Br
钙钛矿前驱体溶液，具体为：采用旋涂法将
CsPbI2Br
钙钛矿前驱体溶涂敷在
SnO2电子传输层表面，旋涂条件为：
1000
～
3000rpm
下旋涂
30s
，旋转加速度为
1000
～
2000rpm/s。
[0017]进一步的，步骤
S3
中，退火条件为：
70
‑
150℃
退火
5min。
[0018]本申请与现有技术相比，其优势为：
[0019]1)
现有光活性
α
相
CsPbI2Br
薄膜的制备大多需要在湿度
RH<20
％的手套箱或干燥空气中进行，极大增加操作的复杂性与不可控性
。
相比之下，本专利技术利用低温预热
FTO/SnO2作为旋涂
CsPbI2Br
前驱液的基底，不需要特意控制环境湿度，极大降低严苛的制备工艺要求；同时结合低温制备的
SnO2作为电子传输层，实现了在
150℃
完成高质量光活性
α
相
CsPbI2Br
薄膜的制备，为其在柔性基底以及叠层光伏器件的应用铺平了道路
。
[0020]2)
本专利技术所制备的
CsPbI2Br
薄膜衬底覆盖性佳
、
薄膜表面形貌好
、
晶粒尺寸较大且分布均匀，稳定性及重复性好，最终获得高效的太阳能电池器件，
CsPbI2Br
钙钛矿太阳能电池换效率高达
16.44
％，同时表现出了优异的稳定性
。
附图说明
[0021]图1为对比例和实施例制备的一种开放空气环境低温制备
CsPbI2Br
薄膜的方法流程图；
[0022]图2为对比例
1、
对比例2和实施例1中制备
CsPbI2Br
钙钛矿薄膜的
X
‑
射线衍射图谱
(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种开放空气环境低温制备
CsPbI2Br
薄膜的方法，其特征在于，包括：
S1.
将
FTO
导电玻璃衬底使用洗涤剂水溶液
、
丙酮
、
异丙醇依次超声清洗，然后用
N2干燥，并用紫外臭氧处理；
S2.
利用旋涂法将
SnO2水溶液涂敷在经过步骤
S1
处理的
FTO
导电玻璃衬底，然后在空气中退火，自然冷却至室温后，获得具有致密的
SnO2电子传输层的
FTO/SnO2基底；
S3.
低温预热所述
FTO/SnO2基底后，开放空气环境下，在
SnO2电子传输层表面涂敷
CsPbI2Br
钙钛矿前驱体溶液，退火后形成
CsPbI2Br
钙钛矿层薄膜
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述
SnO2水溶液的配置是将去离子水按照体积比
3:1
添加到
SnO2胶体溶液中，并用磁力搅拌器常温搅拌
2h。3.
根据权利要求1所述的在开放空气环境低温制备
CsPbI2Br
薄膜的方法，其特征在于，步骤
S2
中，所述旋涂法的旋涂条件为：在旋转速度
2000
～
4000rpm
下旋涂
30s
，旋转加速度为
1000
～
2000rpm/s
；退火条件为：
150℃
温度条件下退火
30min。4.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡延强，周依帆，陆焱杨，陈穗，曹锦奕，王志，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：