[发明专利]一种大晶粒碘化物钙钛矿薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种大晶粒碘化物钙钛矿薄膜的制备方法。所述方法通过将碘化甲基胺和碘化物粉末加入到甲醇中进行超声，使原料分散成很小的粒子进而充分反应，最后研磨得到微米级别的大晶粒、高质量的钙钛矿薄膜。本发明方法制得的钙钛矿薄膜晶粒尺寸均匀度好、薄膜覆盖度好、薄膜厚度容易控制，晶粒尺寸大，可达微米级别，大的晶粒可以有效的减小晶界密度，提高载流子的输运速率。本发明薄膜制备的电池效率从7.79％上升到10.13％，相比于传统方法提高了2％。

技术领域

本发明属于光电器件制备领域，涉及一种大晶粒碘化物钙钛矿薄膜的制备方法。

背景技术

ABI₃型碘化物材料具有长载流子寿命、低电子-空穴复合几率、低激子束缚能、较宽的吸收光谱和大的光吸收系数等优异的光学性能，广泛应用于太阳能电池中。钙钛矿型太阳能电池是将钙钛矿材料作为电池的光吸收层，钙钛矿太阳能电池的效率从2009的3.8％到2016年的22％，在短短几年时间内，电池的光电转化效率得到了飞速的发展，效率已经接近单晶太阳能电池，因此受到了广泛关注。

在钙钛矿型吸光材料中，研究最多的是甲胺铅碘(CH₃NH₃PbI₃)材料，实验室制备钙钛矿薄膜的方法通常有两种，即一步法和两步法。一步法指将MAX与BX₂按照化学计量比混合在溶剂中，将所得溶液过滤，经过旋涂、退火得到钙钛矿薄膜(Non-wetting surface-driven high-aspect-ratio crystalline grain growth for efficient hybridperovskite solar cells)。但是一步法制备出来的晶粒太小，平均尺寸只有150～300nm，而小的晶粒尺寸会造成较多的缺陷和严重的滞后现象，使电池的性能大大降低。两步法指分别配制一定浓度的MAX和BX₂溶液，先通过旋涂制备BX₂薄膜，经过退火后浸泡在MAX溶液中，冲洗后进行退火，得到钙钛矿薄膜(Growth of CH₃NH₃PbI₃cuboids with controlledsize for high-efficiency perovskite solar cells)。两步法制备出的钙钛矿薄膜的晶粒均匀度很差，晶粒分布不均匀。大多数实验室仍然采用一步法制备钙钛矿薄膜。因此，如何制备微米级别的大晶粒、晶粒尺寸均匀、薄膜分布均匀的高质量钙钛矿薄膜仍是人们研究的热点方向。

发明内容

针对现有方法制得的钙钛矿薄膜存在的晶粒均匀度差、晶粒尺寸太小的不足，本发明提供了一种大晶粒碘化物钙钛矿薄膜的制备方法，所述方法通过将原料超声，使原料分散成很小的粒子进而充分反应，最后研磨得到微米级别的大晶粒、高质量的钙钛矿薄膜。

本发明的技术方案如下：

一种大晶粒碘化物钙钛矿薄膜的制备方法，具体步骤如下：

将碘化甲基胺(CH₃NH₃I)和碘化物(BI₂)粉末加入到甲醇中，超声分散使其反应完全，除去上清液，将沉淀在100～120℃加热，除去多余的甲醇，得到甲基胺碘化物(CH₃NH₃BI₃)粉末，将粉末在氮气保护下研磨，加入松油醇，制成前驱体溶液，将前驱体溶液旋涂到表面清洗干净且涂有致密层的导电玻璃基板上，在100-120℃下进行退火处理，得到大晶粒钙钛矿薄膜。

优选地，所述的碘化物可以是碘化铅、碘化铋或碘化铜。

优选地，所述的导电玻璃为FTO玻璃。

优选地，所述的退火处理的时间为20-25min。

优选地，所述的旋涂时速度为4500-6000rpm。