[发明专利]高疏水性钙钛矿薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高疏水性钙钛矿薄膜及其制备方法，高疏水性钙钛矿薄膜包括钙钛矿吸光层及由吡啶类化合物溶液修饰形成并包覆于钙钛矿吸光层外表面的疏水界面层；制备方法包括：将吡啶类化合物配制成表面修饰溶液；将钙钛矿薄膜浸泡于表面修饰溶液中30～1800秒，并在70～200℃下退火处理烘干。本发明对常规钙钛矿薄膜进行浸泡式表面修饰，可使钙钛矿吸光层的外表面形成疏水界面层，以加强对钙钛矿吸光层的保护，增强高疏水性钙钛矿薄膜疏水性，提高高疏水性钙钛矿薄膜及电池器件的稳定性；且表面修饰可钝化钙钛矿吸光层、改善其质量、减少其缺陷态密度，提高制备的钙钛矿太阳能电池的开路电压和填充因子，其有利于提高光电转换效率。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，尤其涉及一种高疏水性钙钛矿薄膜及其制备方法。

背景技术

当今社会，传统化石燃料资源有限且易产生污染，开发清洁能源迫在眉睫，故能源问题日益凸显成为最受关注并亟待解决的全球性焦点问题。然而，太阳能资源取之不尽，用之不竭，清洁无污染，没有地域限制，是十分理想的能量来源，太阳能电池则可以将太阳能直接转化为电能，是利用太阳能资源的重要途径，因此一直受到国内外研究团队的密切关注。

在太阳能电池的发展进程中，钙钛矿太阳能电池自2009年报道以来，发展迅猛，光电转换效率从3.8％快速突破22.7％，已然成为光伏领域的研究热点。钙钛矿作为光吸收材料，本身具有高吸光系数，高载流子迁移率，长载流子扩散距离，带隙可调节等优异的光电特性，且可溶液加工，制备工艺简单，成本低廉，因此吸引了越来越多的研究团队致力于此。

钙钛矿太阳能电池虽然在效率方向具有独特的优势，但稳定性及大面积放大效应差则是制约其发展的主要障碍。具体的，由于钙钛矿薄膜的表面疏水性差，故钙钛矿薄膜在遇到湿气、热气、空气等均会快速降解，其直接制约了钙钛矿太阳能电池的进一步发展及工业化生产，而提高钙钛矿薄膜及钙钛矿电池器件的稳定性对于增加它的实用性具有至关重要的作用。

发明内容

在国家自然科学基金(51672094,51661135023)、国家重点研发项目(2016YFC0205002)及华中科技大学自主创新研究基金(2016JCTD111)的大力支持下，本发明提供一种高疏水性钙钛矿薄膜及其制备方法，解决现有技术中钙钛矿薄膜疏水性差导致稳定性差的技术难题。

为达到上述目的，本发明提供一种高疏水性钙钛矿薄膜，包括钙钛矿吸光层及由吡啶类化合物溶液修饰形成并包覆于钙钛矿吸光层外表面的疏水界面层。

优选的，所述吡啶类化合物的分子结构式为：

优选的，所述吡啶类化合物的分子结构式中R为0～5烷基链或乙酰基。

优选的，所述吡啶类化合物溶液为吡啶类化合物的乙醚、氯苯及甲苯中至少一种的稀释液，且其稀释倍数为10²～10⁸倍。

同时，本发明还提供一种高疏水性钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将吡啶类化合物配制成表面修饰溶液；

(2)将钙钛矿薄膜浸泡于表面修饰溶液中30～1800秒，并在70～200℃下退火处理烘干，即得高疏水性钙钛矿薄膜。

优选的，所述吡啶类化合物的分子结构式为：

其中R为0～5烷基链或乙酰基。

优选的，所述表面修饰溶液为吡啶类化合物的乙醚、氯苯及甲苯中至少一种的稀释液，且其稀释倍数为10²～10⁸倍。