[发明专利]一种无铅CuBr2基杂化钙钛矿薄膜的制备方法及其制得的薄膜和应用

说明书

本发明公开了一种无铅CuBr₂基杂化钙钛矿薄膜的制备方法，以CH₂BrC_nH_2nNH₂、HBr、CuBr₂为原料，乙醇为溶剂，采用溶液法制备获得低毒、稳定的(CH₂BrC_nH_2nNH₃)₂CuBr₄杂化钙钛矿薄膜。此外，本发明还公开了利用上述制备方法制得的薄膜及其应用。本发明无铅CuBr₂基杂化钙钛矿薄膜，应用于钙钛矿太阳能光伏电池作为光敏活性层具有良好的光电学性能；同时，用以替代现有技术PbX₂基薄膜，一方面可以提高钙钛矿材料的稳定性和对湿度的敏感性，另一方面可以降低Pb对环境的污染，有利于钙钛矿太阳能电池绿色、环保的产业化进程。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，尤其涉及一种作为钙钛矿太阳能电池光敏活性层的无铅CuBr₂基杂化钙钛矿薄膜的制备方法及其制得的薄膜和应用。

背景技术

如今，环境污染和能源枯竭问题日益突出，世界各地都在计划实施可持续发展的能源政策，太阳能电池即光伏发电引起了广泛的重视。但传统的硅基太阳能电池的能源回收周期长，价格昂贵，因此开发新型的薄膜光伏材料，对光伏领域的发展具有重要的指导意义。

杂化钙钛矿结构材料是近些年来发展迅速的一类新型光电材料，通过将有机和无机分子进行有序地复合，从而将二者的优点结合在一个分子复合物内。其中，无机组分的晶体结构和坚硬框架，以及强的共价键或离子键能提供高迁移率、良好的热稳定性，有机成分则提供了可调控的光电性能和成膜性能，能够使杂化钙钛矿材料实现低温和低成本加工。这种有机/无机杂化层状钙钛矿结构光电功能材料结合了有机和无机材料的优势，弥补了各自的不足，同时又产生了新的效应和现象，从而引起了研究者的深入探讨。

目前，现有及时研究较多的是PbX₂基杂化钙钛矿电池，诸如(CH₃NH₃PbX_3-nY_n)形式的化合物作为吸光材料的太阳能电池，其中X、Y＝Cl、Br、I等，其实验室认证的最高转换效率已超过了22%。但是，由于PbX₂基钙钛矿的稳定性和毒性问题，导致最终电池的制备和使用过程中必须保持严格的无水无氧环境，从而增加了太阳能电池制造和维护的成本，并给环保等问题带来了压力，使其应用受到了一定的限制。因此，急需研究开发低毒、稳定的无铅基杂化钙钛矿薄膜，不仅有利于绿色、环保的产业化进程，而且对于钙钛矿光伏电池性能的整体提高也具有十分重要的意义。目前，尚未见到有关采用溶液法制备(CH₂BrC_nH_2nNH₃)₂CuBr₄薄膜应用于钙钛矿电池作为光敏活性层的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无铅CuBr₂基杂化钙钛矿薄膜的制备方法，通过溶液法制备获得低毒、稳定的无铅(CH₂BrC_nH_2nNH₃)₂CuBr₄杂化钙钛矿薄膜。本发明的另一目的在于提供利用上述制备方法制得的薄膜及其应用，将其取代PbX₂基薄膜作为钙钛矿太阳能电池的光敏活性层，从而在毒性和稳定性上得到显著改善的同时，使得太阳能电池具有优异的光伏性能，以利于光伏行业绿色、环保的产业化进程。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种无铅CuBr₂基杂化钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：