[发明专利]一种全覆盖钙钛矿薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全覆盖钙钛矿薄膜及其制备方法，将PbI₂粉末和CH₃NH₃I粉末混合后加入溶剂进行磁力搅拌，得到完全反应的CH₃NH₃PbI₃前驱体；将CH₃NH₃PbI₃前驱体滴加在FTO基体上，使用反溶剂法进行旋涂处理，得到全覆盖钙钛矿薄膜。本发明有效改善钙钛矿电池吸光层的光学特性，解决了现有技术中的钙钛矿太阳能电池的必须在惰性设备中制备大晶粒尺寸的致密且无针孔的钙钛矿薄膜的局限性；操作简单，成本低廉。

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种全覆盖钙钛矿薄膜及其制备方法。

背景技术

化石燃料是导致全球变暖的主要因素之一，为了解决这一问题必须开发易于获取和可持续发展的清洁能源。与化石燃料不同，太阳是一种取之不尽的能源，它1h向地球输送的能量超过了整个地球一年所消耗的能量，所以使用光伏电池从太阳收集能量并转换为电能，是一种有效环节清洁能源供给方式。在过去的二十年中，第三代太阳能电池，例如染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池、有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池，均得到了研究者的广泛关注。特别是钙钛矿太阳能电池由于其优秀的可见近红外吸收能力、长电荷载流子扩散距离、双极性电荷传输能力和较低的制备成本，自2009年首次被报道后，短短10年间，其转换效率大幅提高至25.2％，这完全满足光伏电池产业化的效率要求。

但产业化要求作为钙钛矿太阳电池核心功能层的钙钛矿薄膜的必须能在大气环境下制备。而大气中的水分会降低CH₃NH₃PbI₃薄膜的覆盖率、增加CH₃NH₃PbI₃薄膜的粗糙度；氧气降低CH₃NH₃PbI₃前体溶液在基体上的润湿性，进一步降低CH₃NH₃PbI₃薄膜的覆盖率。所以，在大气环境下制备全覆盖的CH₃NH₃PbI₃薄膜，对旋涂过程中的结晶行为控制提出了极大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种全覆盖钙钛矿薄膜及其制备方法，有效改善钙钛矿电池吸光层的光学特性，解决了现有技术中的钙钛矿太阳能电池的必须在惰性设备中制备大晶粒尺寸的致密且无针孔的钙钛矿薄膜的局限性；制备方法操作简单，成本低廉；对于没有惰性处理设备(如干燥箱或手套箱)的实验室，特别是将来大规模产业化。

本发明采用以下技术方案：

一种全覆盖钙钛矿薄膜的制备方法，将PbI₂粉末和CH₃NH₃I粉末混合后加入溶剂进行磁力搅拌，得到完全反应的CH₃NH₃PbI₃前驱体；将CH₃NH₃PbI₃前驱体滴加在FTO基体上，使用反溶剂法进行旋涂处理，得到全覆盖钙钛矿薄膜。

具体的，PbI₂粉末和CH₃NH₃I的物质的量之比为1：1～3。

具体的，磁力搅拌时间为30～60min，当混合粉末的颜色变黄后停止搅拌。

具体的，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、γ-丁内酯或二甲亚砜中的任一种。

具体的，PbI₂粉末和CH₃NH₃I粉末混合后与溶剂的物质的量之比为1：1～3。

具体的，旋涂处理具体为：