[发明专利]一种溶液法制备三碘化铯锡薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜制备技术领域，尤其涉及一种溶液法三碘化铯锡薄膜的方法。

背景技术

三碘化铯锡CsSnI₃(CSI)化合物的研究始于1974年，Scaife等人首次对粉状CSI进行了结构分析。数年以后，Mauersberger和Huber等研究组独立合成和标定了黄色针状的CSI微晶。但直到1991年，CSI多晶体才被Yamada等人发现：该多晶体因呈现黑色光泽，故被称为黑CSI。黑CSI是通过将黄色CSI微晶加热到425K以上相变得到。通过对不同温区的结构和晶相X光分析，三种不同的晶体结构被确定：黑CSI晶体在450K时呈现理想的立方钙钛矿结构(α相)，当冷却到426K时，其晶体向四角结构(β相)转化，而在351K时变为斜方结构(γ相)[3]。但光学和电学输运特性的测量，由于缺乏高质量的CSI样品一直无法进行。直到最近，Borrielo等人根据Yamada等发表的晶体结构数据利用第一性原理计算了三种晶体的电子结构。他们确认这三种晶体相都具有直接带隙，并且Eg(α)＜Eg(β)＜Eg(γ)。

钙钛矿结构的三碘化铯锡CsSnI3(CSI)及其衍生化合物具有与太阳光谱非常匹配的直接带隙(1.3-1.4eV)。其合成原材料在自然界大量存在、无毒且便于加工，是太阳能光伏器件研究中的一种新型太阳能电池化合物材料。由于强激子相互作用，该材料的光吸收系数很大。在室温下，这种材料几乎可以吸收全部的太阳光子。另外，其化合物中的元素融化温度相近，易形成类似单晶体的材料结构，并且CSI薄膜可用简单的物理和化学法来制备。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的制备三碘化铯锡薄膜的方法，使成本降低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种溶液法制备三碘化铯锡薄膜的方法，包括以下步骤：

S11，制备CsI溶液，所述CsI溶液的浓度为5wt％至50wt％；

S12，制备SnCl₂溶液，所述SnCl₂溶液的浓度为10wt％至80wt％；

S13，将所述CsI溶液和所述SnCl₂溶液混合，制备三碘化铯锡溶液；

S14，将所述三碘化铯锡溶液滴涂到所述基底上；

S15，加热所述基底至干燥，在所述基底上形成三碘化铯锡薄膜。

优选的，所述CsI溶液和所述SnCl₂溶液的混合比例为1/10～1/3。

优选的，所述三碘化铯锡薄膜的厚度为30～50μm。

优选的，加热所述基底的温度为60～80℃。

优选的，加热所述基底的时间为3～8分钟。

优选的，所述CsI溶液和所述SnCl2溶液混合后发生如下化学反应：

3CsI+SnCl₂→CsSnI₃+2CsCl；

优选的，制备所述CsI溶液的具体方法为：将纯度为99.9％的CsI粉末溶解在无机溶剂中。

优选的，所述的无机溶剂主要为水、去离子水、蒸馏水中或其任意混合物。

优选的，制备所述SnCl₂溶液的具体方法为：将纯度为99.9％的SnCl₂粉末溶解在有机溶剂中。

优选的，所述的有机溶剂主要为无水乙醇、无水甲醇、无水异丙基、冰醋酸、乙二醇、三甘醇或其任意混合物。

从以上技术方案可以看出，本发明的有益效果可以总结如下：

本发明滴涂法制备三碘化铯锡(CsSnI₃)薄膜的方法，在玻璃、陶瓷和金属箔等大面积基底上合成薄膜，不需要基于真空手段就能合成CsSnI₃薄膜的方法，可显著降低成本，使这种薄膜作为新的太阳能电池吸收材料将得到广泛的应用。

附图说明

图1是本发明CsSnI₃薄膜的横向SEM图像；

图2是本发明在相同的激发和PL收集条件下在基底上滴涂法制得的CsSnI₃薄膜的PL谱；

图3是本发明在基底上滴涂法制得的CsSnI₃薄膜的XRD曲线。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。