[发明专利]高稳定性钙钛矿薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高稳定性钙钛矿薄膜及其制备方法，高稳定性钙钛矿薄膜包括钙钛矿吸光层及由苯甲酰氰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：将苯甲酰氰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。本发明对常规的钙钛矿薄膜进行浸泡式表面修饰，可钝化钙钛矿吸光层、改善钙钛矿吸光层的质量、减少钙钛矿吸光层的缺陷态密度，提高高稳定性钙钛矿薄膜制备的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率；且苯甲酰氰作为表面修饰材料，可使钙钛矿吸光层外表面形成疏水界面层，其有利于增强高稳定性钙钛矿薄膜的疏水性，进而提高制备的钙钛矿太阳能电池的稳定性。

技术领域

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

背景技术

目前，煤炭、石油等非可再生能源仍作为当今社会的主要能量来源，但其大量开采、广泛使用造成环境污染问题日益突出，开发可再生清洁能源势在必行。清洁能源中，如风能、水能等受限于自然地理条件，核能又具有潜在的泄漏危险，而太阳能能量巨大，取之不尽，用之不竭，是十分理想的能量来源。故太阳能电池作为利用太阳能资源的有效途径，一直是研究者们关注的热点。

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。

钙钛矿薄膜及钙钛矿太阳能电池在使用过程中，空气、湿气、热、光等均会破坏钙钛矿薄膜，使钙钛矿材料发生溶解变性乃至物相分解，导致器件性能迅速衰减。因此，对钙钛矿材料进行改性，提高钙钛矿薄膜本身的稳定性对于延长电池器件的使用寿命，提高钙钛矿太阳能电池的实用价值具有十分重要的作用。

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，本发明提供一种高稳定性钙钛矿薄膜及其制备方法，解决现有技术中钙钛矿薄膜稳定性差的技术难题。

为达到上述目的，本发明提供一种高稳定性钙钛矿薄膜，包括钙钛矿吸光层及由苯甲酰氰溶液修饰形成并包覆于所述钙钛矿吸光层外表面的疏水界面层。

优选的，所述苯甲酰氰溶液为苯甲酰氰的乙醚、氯苯及甲苯中至少一种的稀释液。

优选的，所述稀释液的稀释倍数为0-10⁸倍。

同时，本发明还提供一种高稳定性钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将苯甲酰氰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，即得高稳定性钙钛矿薄膜。

优选的，所述表面修饰溶液为苯甲酰氰的乙醚、氯苯及甲苯中至少一种的稀释液，且其稀释倍数为0-10⁸倍。

优选的，所述钙钛矿薄膜的分子通式为APbX₃，其中，A包括CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺、Cs⁺中的至少一种阳离子，X包括I^-、Br^-、Cl^-中的至少一种阴离子。