[发明专利]一种钙钛矿粉体的制备方法

说明书

本发明属于材料制备技术领域，特别涉及一种有机无机杂化钙钛矿(简写为APbX₃，其中A为有机阳离子CH₃NH₃⁺/MA⁺、NH₂CHNH₂⁺/FA⁺、Cs⁺，X为卤素阴离子I^‑、Br^‑、Cl^‑)粉体的制备方法。本发明采用AX和PbX₂作为前驱物，使用机械力化学方法，通过研磨AX和PbX₂混合物制备出APbX₃粉体。该方法操作简单、绿色环保、适用性广泛，为大面积量产钙钛矿材料的制备提供了新的方法，为实现基于不同铅卤化合物的钙钛矿光伏器件产业化生产提供可能性。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，特别涉及一种制备钙钛矿材料粉体的方法。

背景技术

有机无机杂化钙钛矿材料(简写为APbX₃，其中A为有机阳离子CH₃NH₃⁺/MA⁺、NH₂CHNH₂⁺/FA⁺、Cs⁺，X为卤素阴离子I^-、Br^-、Cl^-)具有可调的光谱吸收范围，高的载流子迁移率和较低的激子束缚能而引起了人们的热切关注，这种材料被广泛地应用于太阳能电池、光电探测器、发光二极管和激光器等领域。目前，制备钙钛矿材料的方法主要有溶液法：使用有机溶剂如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基亚砜(DMSO)，甲苯，氯苯，乙醚等将前驱物溶解作为前驱液，将前驱液旋涂或者滴涂在基板上制备出钙钛矿薄膜；气相法：使用化学气相沉积法(CVD)合成出所需要的钙钛矿材料。但是，溶液法使用的有机溶剂普遍具有有毒，易燃易爆，污染环境等缺陷，而气相法则具有操作复杂，反应环境要求较高等缺点，都成为了钙钛矿材料产业化应用进程上较大的阻碍。

例如，现有技术CN106058060A公开了一种制备钙钛矿晶体薄膜的方法技术，该方法使用两步合成方法，首先通过成膜工艺在衬底上形成平整的PbI₂薄膜，然后用 CH₃NH₃X与HC(NH₂)₂X的混合溶液处理PbI₂薄膜，再经过热处理即可获得钙钛矿晶体薄膜。这种方法虽然成功合成出所需的钙钛矿材料，但是该方法使用了有毒的有机物 DMSO和DMF作为溶剂，这两种有机溶剂在热处理过程中会随着钙钛矿结晶过程逸出造成环境的污染，并且两步法合成操作复杂，很难满足大批量的工业化生产需求。

同时，现有技术CN108046313A公开了一种化学气相沉积制备钙钛矿MAPbI₃的方法，该方法使用PbX₂和MAI作为反应前驱物，在双温区管式炉里分别对两种前驱物进行加热反应，得到了钙钛矿光吸收层薄膜。但是，该方法对实验条件的要求较高，尤其是反应过程在低压高温环境中进行，制备出的钙钛矿材料量少，同时，压强和温度会调控前驱物挥发速率，进而导致反应过程中前驱物的比例不同，对钙钛矿产物纯度具有较大影响。因此，寻求一种可以不使用有机溶剂，无污染，简单操作又可以大批量生产钙钛矿材料的方法对推动这种材料在能源领域的产业化应用具有非常重要的意义。

发明内容