[发明专利]一种低温反应制备铯基全无机钙钛矿材料的方法

说明书

本发明提供了一种低温反应制备铯基全无机钙钛矿材料的方法，采用有机盐作为前体，在较低的退火问题下制备高质量全无机铯铅卤素钙钛矿材料。所述方法具体包括以下步骤：A1、将醋酸铯CsAc、含卤素胺(铵)盐NX和卤化铅PbX₂溶解到溶剂中，得溶液A；A2、将溶液A涂覆到基片上，涂覆后除去溶剂和挥发性副产物醋酸胺(铵)即得相应的铯基全无机钙钛矿材料。该制备方法能够在较低的退火温度下制备得到结晶性好，表面致密平整的钙钛矿膜，同时无需制备其他前驱体及氢卤酸添加剂，具有操作便利，成本较低，成膜性好等特点，便于工厂规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种低温反应制备铯基全无机钙钛矿材料的方法，具体地，涉及一种采用有机铯盐前驱体制备高质量铯基全无机钙钛矿薄膜的方法。

背景技术

近年来，钙钛矿太阳电池成为可再生能源领域的研究热点，传统的有机无机杂化钙钛矿材料由于含有易挥发的有机胺组分，其稳定性较差，限制了其大规模应用。而铯基全无机钙钛矿材料具备与有机无机杂化钙钛矿材料相近的吸光范围，同时由于其不含有易挥发的有机胺组分因此有望从根本上解决钙钛矿材料的稳定性问题。然而目前铯基钙钛矿材料的制备方法存在着制备温度高(大于300摄氏度)、需要使用腐蚀性的氢卤酸添加剂或者前驱体等缺陷，提高了其制备成本(Chen,H.；Xiang,S.；Li,W.；Liu,H.；Zhu,L.；Yang,S.,Sol.RRL 2018,2(2),1700188.)。因此探索新的铯基全无机钙钛矿膜的制备方法非常具有现实意义。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种低温反应制备铯基全无机钙钛矿材料(CsPbX3)的方法。通过使用有机铯盐作为前驱体来源制备得到了结晶性好，表面致密平整的全无机钙钛矿膜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种低温反应制备铯基全无机钙钛矿材料的方法，所述方法具体包括以下步骤：

A1、将醋酸铯CsAc、含卤素胺(铵)盐NX和卤化铅PbX₂溶解到溶剂中，得溶液A；

A2、将溶液A涂覆到基片上，涂覆后退火，即得相应的铯基全无机钙钛矿材料。

优选地，所述卤素胺(铵)盐NX中的胺(铵)阳离子组分为甲胺(CH₃NH₃⁺)或者铵(NH₄⁺)中的至少一种。

优选地，所述卤素胺(铵)盐NX和卤化铅PbX₂中的卤素X为I、Br和Cl中的至少一种。

优选地，步骤A1中，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、γ-羟基丁酸内酯、二甲基亚砜中的一种或两种。

优选地，步骤A2中，所述涂覆的手段为旋涂、喷雾、提拉、浸渍中的一种或多种的组合。

优选地，所述铯基全无机钙钛矿材料为CsPbX₃，其中，X为I、Br和Cl中的至少一种。

优选地，所述醋酸铯、含卤素胺(铵)盐和卤化铅的摩尔比为1:1:1。醋酸铯负责提供铯源，卤素负责提供卤素原子来源，若摩尔比为其他值，则会导致得到的不是全无机钙钛矿，而是有机无机杂化钙钛矿。

优选地，所述退火的温度为90～120℃，退火时间为1-5min。通过退火处理可除去溶剂和挥发性副产物醋酸胺(铵)。

本发明通过有机铯盐和卤素胺(铵)盐作为前驱体材料制备工艺得到的铯基全无机钙钛矿薄膜基片致密，表面平整。其原理在于醋酸铯能够和卤素胺(铵)盐反应，生成一种易挥发的醋酸胺(铵)从薄膜中脱除，进而得到高质量的铯基钙钛矿薄膜。