[发明专利]一种CsPbBr3

说明书

本发明提供一种CsPbBr₃无机钙钛矿薄膜的制备方法及其应用，该CsPbBr₃无机钙钛矿薄膜的制备方法先采用化学浴沉积的方式制得镁掺杂二氧化钛致密层，然后，采用超声喷雾的形式，以两步沉积的工艺在镁掺杂二氧化钛致密层上沉积溴化铅和溴化铯，使得所制CsPbBr₃无机钙钛矿薄膜可大面积生成，提高了CsPbBr₃无机钙钛矿薄膜的应用范围。本发明以镁元素作为有效掺杂剂，通过简易的方式引入到二氧化钛致密层中，使二氧化钛的费米能级上移，从而优化了CsPbBr₃钙钛矿层与二氧化钛电子传输层的界面能级结构，增加了薄膜自由载流子浓度，使TiO₂的电阻减小，降低了整个器件的串联电阻，经镁掺杂后的全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率可达5.75％。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种CsPbBr₃无机钙钛矿薄膜的制备方法及其应用。

背景技术

近年来，有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的相关研究飞速发展，其光电转换效率在短短数年内由3.8％迅速提升到23.7％，其制备工艺简单，材料成本低廉，是目前最具前景的新兴光伏器件。然而，有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池在稳定性及产业化制备工艺上，也存在一些亟待解决的问题。

稳定性方面，有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池对高温度、高湿度环境耐受力差，严重制约了钙钛矿太阳能电池进一步的发展。在种类繁多的可用于光伏领域的钙钛矿材料体系中，宽禁带(约2.3eV)CsPbBr₃无机钙钛矿材料具有优良的温度、湿度和相态稳定性，展示了其在叠层电池和光伏建筑一体化等领域的应用前景。

产业化制备工艺方面，目前高光电转换效率的CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池都是小尺寸器件，主要因为CsPbBr₃钙钛矿多以溶液旋涂沉积制备，这种工艺并不利于制备大面积钙钛矿薄膜。因此，寻找其他工艺制备方案替代旋涂法，对于大面积无机钙钛矿太阳能电池的制备具有及其重要的推动作用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种CsPbBr₃无机钙钛矿薄膜的制备方法，以解决现有CsPbBr₃无机钙钛矿薄膜无法大面积制备的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种CsPbBr₃无机钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)向二氧化钛前驱液中滴加氯化镁水溶液，得到溶液A；

2)将FTO导电玻璃基板浸没于所述溶液A中，进行化学浴沉积，待所述化学浴沉积结束后，热处理，得到镁掺杂二氧化钛致密层；

3)采用超声喷雾法将溴化铅的二甲基甲酰胺溶液喷涂到所述镁掺杂二氧化钛致密层上，待溴化铅沉积结束后，采用超声喷雾法继续喷涂溴化铯的甲醇溶液，待溴化铯沉积结束后，热处理，得到CsPbBr₃无机钙钛矿薄膜。

可选地，所述步骤1)中所述二氧化钛前驱液通过以下方法制得：

用去离子水将四氯化钛原液稀释，得到浓度为2M的四氯化钛水溶液；

在冰浴环境下，搅拌所述四氯化钛水溶液，待充分混溶后，冷藏，然后，继续加入去离子水将所述四氯化钛水溶液稀释至浓度为0.025M，震荡，得到二氧化钛前驱液。

可选地，所述步骤1)中所述氯化镁水溶液的浓度为0.01M。

可选地，所述步骤2)中所述化学浴沉积的沉积温度为70℃，沉积时间为 40min；所述步骤2)中所述热处理的处理温度为450℃，处理时间为30min。

可选地，所述步骤3)中所述超声喷雾法的喷涂工艺参数为：