[发明专利]大尺寸、铯含量连续可调钙钛矿单晶的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及有机‑无机杂化混合卤素钙钛矿材料的制备和晶体生长领域，具体涉及大尺寸、铯含量连续可调钙钛矿单晶的制备方法及其应用。包括：利用三元阳离子和二元阴离子钙钛矿单晶逆温度溶解度的特性在溶剂中析出单晶；所述三元阳离子和二元阴离子钙钛矿单晶为(FA_1‑x‑yMA_xCs_y)Pb(I_1‑zBr_z)₃。使用本方法获得的钙钛矿单晶可以有效调控单晶中Cs的含量；而且基于不同的Cs掺杂含量，来实现晶体稳定性的提高，最终获得的单晶为4mm大尺寸的单晶。生长的大尺寸钙钛矿单晶具备优异的稳定性以及优异的光电性能。

技术领域

本发明涉及有机-无机杂化混合卤素钙钛矿材料的制备和晶体生长领域，具体涉及大尺寸、铯含量连续可调钙钛矿单晶的制备方法及其应用，更具体为一种生长铯含量连续可调、超高耐湿稳定性三元混合阳离子和混合阴离子(FA_1-x-yMA_xCs_y)Pb(I_1-zBr_z)₃钙钛矿单晶的制备方法及其应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

有机-无机杂化钙钛矿具有直接带隙，载流子迁移性能好、光吸收系数高、光电转化效率高、光电性质可调等优点，逐渐在太阳能电池、光电探测等领域中大显身手。然而，有机-无机杂化钙钛矿在热、湿、光等条件下稳定性差，严重阻碍了其商业化应用。近年来，基于钙钛矿薄膜的研究，三元混合阳离子和混合阴离子具有高的稳定性，同时能抑制离子的迁移和载流子复合，保持钙钛矿材料的光电性能，因此(FA_1-x-yMA_xCs_y)Pb(I_1-zBr_z)₃钙钛矿得到广泛研究。然而，对于多组分钙钛矿材料的稳定性和光电性能的研究还是停留在多晶薄膜上，而薄膜存在晶界、成分偏析、和晶粒尺寸等内在原因，和成膜温度、旋涂工艺和气氛等外在原因。基于钙钛矿单晶的研究，就能更好的避免薄膜制备过程中的晶界和成分偏析的干扰。

现阶段，为了生长(FA_1-x-yMA_xCs_y)Pb(I_1-zBr_z)₃的单晶，合适的晶体生长方法和技术尤为重要。升温法是生长(FA_1-x-yMA_xCs_y)Pb(I_1-zBr_z)₃单晶最为合适的方法，但是，发明人研究发现，通过升温法，生长Cs含量7％，即y0.07的混合阳离子晶体十分困难。尤其是当铯含量超过7％时，更容易从溶液中生长出δ-CsPbI₃，阻碍(FA_1-x-yMA_xCs_y)Pb(I_1-zBr_z)₃钙钛矿单晶的获得。

发明内容