[发明专利]一种钙钛矿表面修饰的方法及其应用

说明书

本发明提供一种钙钛矿表面修饰的方法，包括：将表面修饰剂溶于溶剂中，配制成表面修饰溶液；将所述表面修饰溶液涂覆在钙钛矿表面；以及令所述涂覆有表面修饰溶液的钙钛矿干燥，即得经表面修饰的钙钛矿。本发明所使用的表面修饰剂为巯基吡啶类化合物，其可使钙钛矿层的表面形成疏水层，有利于增强钙钛矿的水稳定性和空气中的稳定性，增强钙钛矿层的长时间稳定性，提高钙钛矿薄膜及采用钙钛矿的各种结构、电子器件的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿表面修饰的方法，尤其关于一种以经表面修饰制得高水稳定性、高空气稳定性钙钛矿的方法。

背景技术

自2009年报道以来，钙钛矿(Perovskite)，已经广泛应用于光伏电池、激光器、发光二极管、光电探测器、催化剂载体等。尤其是钙钛矿太阳能电池发展迅猛，光电转换效率从3.8％快速突破25.2％。钙钛矿作为光吸收材料，本身具有吸光系数高、载流子迁移率高、载流子扩散距离长、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、成本方面具有独特的优势，但器件的长期稳定性是制约其发展的主要障碍。具体而言，钙钛矿材料的水稳定性较差，遇水极易分解，且钙钛矿薄膜的表面疏水性不佳，故钙钛矿薄膜在遇到湿气、热气、空气等均会快速降解，因此限制了钙钛矿太阳能电池的发展及工业化生产。此外，钙钛矿太阳能电池的商业化应用还面临着如何大面积制备的问题，目前多采用刮涂和卷对卷的方式制备大面积钙钛矿薄膜。

先前技术例如CN108447994A中，提出采用吡啶类化合物进行修饰钙钛矿薄膜的方法，然而仅依靠N与Pb的配位作用实现表面配位，相互作用并不强，无法改善钙钛矿薄膜的长期稳定性。此外，该先前技术采用浸泡的方法对钙钛矿表面进行修饰，虽可在小面积区域得到一个具疏水性的钙钛矿薄膜，但在大面积的商业化应用中，浸泡的方式面临着溶剂损耗、电池尺寸受容器限制等问题，不利于钙钛矿薄膜的大面积制备。

此外，其它文献如Zhang于2019年发表在Advanced Energy Materials的《Efficient and Stable Chemical Passivation on Perovskite Surface viaBidentate Anchoring》，该文献讲述了类似的修饰方法，作者利用修饰钙钛矿薄膜，但仅依靠作为修饰剂并不能达到最佳水稳定效果。而且，该文献中的修饰剂涂敷方法为旋涂，不能适用于钙钛矿太阳电池大面积制备中。

因此，目前亟需一种能够提高钙钛矿薄膜水稳定性的表面修饰方法，并要求该方法适用于大面积钙钛矿薄膜的修饰。

发明内容

本发明提供一种钙钛矿表面修饰的方法，通过修饰钙钛矿表面，提高钙钛矿表面的疏水能力和对空气的稳定性。所使用的表面修饰剂是以配位化学键的形式存在于钙钛矿表面，与表面原子亲密结合，从而在实现高疏水性的同时提高空气稳定性，可以达到长期稳定的作用。

本发明有关表面修饰钙钛矿的方法，包括：

将表面修饰剂溶于溶剂中，配制成表面修饰溶液；

将所述表面修饰溶液涂覆在钙钛矿表面；以及

令所述涂覆有表面修饰溶液的钙钛矿干燥，即得经表面修饰的钙钛矿。

根据本发明的实施例，所述表面修饰剂为巯基吡啶类化合物。

根据本发明的实施例，所述表面修饰剂为其中，R为氢、经取代或未经取代的烷基或乙酰基。

根据本发明的实施例，所述溶剂包括乙醚、乙酸乙酯、异丙醇、氯苯或二氯苯中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述将所述表面修饰溶液涂覆在钙钛矿表面的步骤包括将表面修饰溶液旋涂、喷雾喷涂和刮涂在钙钛矿表面。