[发明专利]一种在空气中制备高结晶度钙钛矿薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种在空气中制备高结晶度钙钛矿薄膜的方法，包括：将卤化铅溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，得到卤化铅/N,N‑二甲基甲酰胺溶液；将卤化甲胺溶于异丙醇中，得到卤化甲胺/异丙醇溶液；将卤化铅/N,N‑二甲基甲酰胺溶液旋涂到导电基底上，60‑80℃退火10‑20分钟，得到卤化铅薄膜，置于加热台上，迅速用培养皿盖住样品，然后将二甲基亚砜滴加在培养皿边缘，60‑80℃下处理10‑20分钟，旋涂卤化甲胺/异丙醇溶液，迅速用培养皿盖住样品，90‑110℃下退火10‑20分钟，即得。本发明的方法有效提高了钙钛矿膜表面的平整度，有效的保证了钙钛矿薄膜，显著提高器件的可重复性，降低钙钛矿薄膜的制备成本。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池制备领域，特别涉及一种在空气中制备高结晶度钙钛矿薄膜的方法。

背景技术

钙钛矿薄膜由于其优异的光电效应在最近几年迅速发展，在太阳能电池领域尤其突出，其光电转换效率已经超过20％，钙钛矿薄膜的厚度薄至1微米以下，在照明技术领域，钙钛矿具有很高的载流子迁移率，并且可以发出不同颜色的光，具有很高的应用前景。

为了进一步实现钙钛矿薄膜产业化的需求，高效稳定钙钛矿薄膜的制备成为了目前世界科学界追求的目标。为了降低钙钛矿薄膜对设备的依赖性，从而降低钙钛矿薄膜的生产成本，研究者提出了利用掺杂来提高钙钛矿薄膜稳定性的制备工艺，但是其性能远不及纯的钙钛矿薄膜，原因是降低了钙钛矿薄膜的结晶性。为了保护钙钛矿薄膜的完整性，另外一些研究者提出采用在钙钛矿薄膜上沉积一层具有疏水性能的材料，但是这些研究都是基于昂贵的仪器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在空气中制备高结晶度钙钛矿薄膜的方法，该方法简化钙钛矿薄膜的制备工艺，提高器件的可重复性，降低钙钛矿薄膜的制备成本。

一种在空气中制备高结晶度钙钛矿薄膜的方法，包括：

(1)将卤化铅溶于N,N-二甲基甲酰胺中，60-80℃搅拌6-8小时，得到卤化铅/N,N-二甲基甲酰胺溶液；

(2)将卤化甲胺溶于异丙醇中，60-80℃保温1-2小时，得到卤化甲胺/异丙醇溶液；

(3)将步骤(1)中的卤化铅/N,N-二甲基甲酰胺溶液旋涂到清洗并烘干后的导电基底上，60-80℃退火10-20分钟，得到均匀的卤化铅薄膜；

(4)将步骤(3)中的卤化铅薄膜置于加热台上，迅速用培养皿盖住样品，然后将二甲基亚砜滴加在培养皿边缘，60-80℃下处理10-20分钟；

(5)将步骤(2)中的卤化甲胺/异丙醇溶液旋涂到步骤(5)中处理得到的卤化铅薄膜上，迅速用培养皿盖住样品，90-110℃下退火10-20分钟，得到高结晶度钙钛矿薄膜。

所述步骤(1)中卤化铅为碘化铅或溴化铅。

所述步骤(1)中卤化铅/N,N-二甲基甲酰胺溶液的浓度为0.8-1.2mol/L。

所述步骤(2)中卤化甲胺为碘化甲胺、溴化甲胺或者氯化甲胺。

所述步骤(2)中卤化甲胺/异丙醇溶液的浓度为8-12mg/ml。

所述卤化铅、卤化甲胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺的纯度在99.9％以上。

所述步骤(3)中清洗的过程为依次用玻璃清洗剂、丙酮、乙醇超声清洗10-20分钟。

所述步骤(3)中导电基底为FTO玻璃、ITO玻璃或者ITO-PET。

所述步骤(3)中卤化铅薄膜的厚度为300-500nm；

所述步骤(4)中将二甲基亚砜迅速沿着培养皿边缘滴加一圈，滴加量无要求。