[发明专利]一种自发形成图灵微纳结构的钙钛矿薄膜的制备方法

说明书

本发明提供一种自发形成图灵微纳结构的钙钛矿薄膜的制备方法，所述方法包括：(1)在基底表面涂覆电子传输层材料或空穴传输层材料，得到电子传输层或空穴传输层；(2)于步骤(1)得到的电子传输层或空穴传输层表面涂覆ABX₃钙钛矿溶液，并进行退火处理，得到钙钛矿薄膜；(3)将步骤(2)得到的钙钛矿薄膜浸泡于AX饱和溶液中，浸泡后洗涤并退火得到所述透明钙钛矿薄膜。所述制备方法制备得到钙钛矿薄膜透明度高，制备工艺简单，绿色环保。

技术领域

本发明属于钙钛矿材料领域，涉及一种钙钛矿薄膜的制备方法，尤其涉及一种自发形成图灵微纳结构的钙钛矿薄膜的制备方法。

背景技术

ABX₃钙钛矿材料具有带隙可调、透光度高、可溶液加工、光电转换效率高等优点，其中半透明钙钛矿光伏广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑物等领域。半透明钙钛矿材料当前制备方法主要有三种：一、将光伏活性层图案化；二、减薄光伏层厚度；三、拓宽光活性材料的光学带隙。将光伏活性层图案化，部分未被光活性层覆盖的区域可以增强可见光的透过率，但制备方式比较复杂，通常需要模板实现图案化。减薄光伏活性层厚度在一定程度上可以提高透光度，但是通常使用的钙钛矿薄膜的带隙较窄，对可见光波段范围内的光线具有较大的吸收能力，使得整个薄膜平均可见光透光度较低。拓宽光活性材料带隙过程中存在AX与BX₂溶解度相差大、ABX₃钙钛矿结晶速率快、需要后期处理等操作的问题。

ACS NANO，8卷，1期，591-598页：报道了一种具有岛状微结构阵列的半透明钙钛矿材料及其制备方法，该文献采用碘化甲胺、氯化铅为原材料，通过调整旋涂湿度和薄膜退火温度制备岛状微结构阵列甲胺铅碘氯钙钛矿薄膜。但甲胺铅碘氯钙钛矿在可见光波段具有较大范围的吸收导致薄膜的平均可见光透光度低于30％，不能实现真正意义上的可见光波段透明钙钛矿薄膜的制备。

SMALL，14卷，38期，1802319-1802326页：报道了一种一维网状微结构半透明甲胺铅碘溴氯钙钛矿薄膜材料及其制备方法，该文献使用碘化甲胺、氯化铅、溴化铅为钙钛矿原材料，采用旋涂钙钛矿前驱体溶液，后退火处理得到一维网状甲胺铅碘溴氯钙钛矿薄膜。该文献所制备的甲胺铅碘溴氯钙钛矿薄膜吸收范围400-800纳米，平均可见光透光度为17.18％，仍然不能实现可见光范围高透过的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种自发形成图灵微纳结构的透明钙钛矿薄膜的制备方法，所述制备方法制备得到钙钛矿薄膜透明度高，制备工艺简单，绿色环保。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种自发形成图灵微纳结构的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)在基底表面涂覆电子传输层材料或空穴传输层材料，得到电子传输层或空穴传输层；

(2)于步骤(1)得到的电子传输层或空穴传输层表面涂覆ABX₃钙钛矿材料，并进行退火处理，得到钙钛矿薄膜；

(3)将步骤(2)得到的钙钛矿薄膜浸泡于AX饱和溶液中，浸泡后洗涤并退火得到所述透明钙钛矿薄膜；

其中，A包括Cs⁺、CH₃NH₃⁺或NH₂CH＝NH₂⁺中的任意一种或至少两种的组合，B包括Pb²⁺、Sn²⁺或Ge²⁺中的任意一种或至少两种的组合，X包括I^-、Br^-、Cl^-或F^-中的任意一种或至少两种的组合。