[发明专利]钙钛矿薄膜及其制作方法和应用

说明书

本发明公开了一种钙钛矿薄膜及其制作方法和应用。所述钙钛矿薄膜主要包括钙钛矿材料、三价金属的卤素化合物以及带有末端官能团的硅烷，所述钙钛矿材料、三价金属的卤素化合物以及带有末端官能团的硅烷的摩尔比为1200‑1500：1‑10：1‑20。本发明实施例提供的钙钛矿薄膜能有效提高钙钛矿太阳能电池的效率及稳定性，减缓并抑制其磁滞效应。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿薄膜，特别涉及一种钙钛矿薄膜及其制作方法和应用，属于光伏器件技术领域。

背景技术

近些年来，随着研究的不断深入，钙钛矿太阳能电池取得突飞猛进的发展，其效率由最初的3.8％增长到24％以上，被誉为“光伏领域的新希望”。

钙钛矿材料具有由有机卤化物和金属卤化物盐形成的ABX₃晶体结构，A一般为甲胺基(CH₃NH₃)，B为二价金属离子(如Pb²⁺或Sn²⁺)，X为氯、溴、碘等卤素阴离子。最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺(CH₃NH₃PbI₃)，它的带隙约为1.5eV，消光系数高，几百纳米厚薄膜就可以充分吸收800nm以下的太阳光。同时，钙钛矿太阳能电池包括很多种结构：介观结构、介观超结构、平面n-i-p型及平面p-i-n型结构。尽管电池的结构多样化，制备方法也很多，但如何制备高质量的钙钛矿薄膜，提高结晶性，减少内部缺陷孔洞，提升器件效率一直是研究人员努力的方向。传统的无掺杂或钝化的钙钛矿层内部晶粒较小，缺陷较多，制备出的器件效率较低。有研究人员尝试通过在钙钛矿薄膜内掺杂一种添加剂的方式以提升器件效率，但其作用非常有限。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钙钛矿薄膜及其制作方法和应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例一方面提供了一种用于制作钙钛矿薄膜的组合物，其包括钙钛矿材料、三价金属的卤素化合物以及带有末端官能团的硅烷，所述钙钛矿材料、三价金属的卤素化合物以及带有末端官能团的硅烷的摩尔比为1200-1500：1-10：1-20。

进一步的，所述三价金属的卤素化合物包括SbCl₃、SbBr₃、InCl₃、InBr₃中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步的，所述带有末端官能团的硅烷包括R(CH₂)_nSi(OCH₃)₃，R包括甲基、氰基或巯基，n为1-10。

进一步的，所述钙钛矿材料为MAPbI₃，MA包括CH₃NH₃⁺。

进一步的，所述带有末端官能团的硅烷包括下列化合物中的任意一种或两种以上的组合：

，但不限于此。

本发明实施例另一方面还提供了一种钙钛矿薄膜的制作方法，其包括：

提供包含所述组合物的前驱体溶液；

将所述前驱体溶液均匀涂布在基底上，之后进行干燥、退火处理，所述退火处理的温度为120-150℃、时间为10-30min，从而形成钙钛矿薄膜。

进一步的，所述前驱体溶液包含1.2-1.5mol/L钙钛矿材料、1-10mmol/L三价金属的卤素化合物以及1-20mmol/L带有末端官能团的硅烷。

本发明实施例另一方面还提供了由所述制作方法制作形成的钙钛矿薄膜。