[发明专利]钙钛矿前驱体溶液的制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种钙钛矿前驱体溶液的制备方法与应用，涉及钙钛矿太阳能电池技术领域。包括以下步骤：(1)称取FaI和PbI₂，溶于2ME，搅拌均匀，获得FAPbI₃的2ME溶液；(2)称取MaI和PbI₂，溶于2ME，搅拌均匀，获得MAPbI₃的2ME溶液；(3)称取CsI和PbI₂，溶于DMF和DMSO混合液，搅拌均匀，获得CsPbI₃的DMF和DMSO混合溶液；(4)将上述三种溶液按照质量计量比16:3：1的比例混合，搅拌均匀，获得FA_0.8MA_0.15Cs_0.05PbI₃前驱体溶液。本发明能够在低配位溶剂中溶解良好，有助于钙钛矿晶体快速成核，成核均匀颜色一致，不存在色差，适用于大面积太阳能器件或者柔性太阳能基底电池的卷对卷生产工艺的实施。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，特别涉及一种钙钛矿前驱体溶液的制备方法与应用。

背景技术

太阳能作为几乎取之不尽用之不竭的绿色能源，如何有效的利用太阳能一直是科研的热点。太阳能电池从上世纪50年代，至今已发展到第四代，他们分别是第一代晶体硅太阳能电池、第二代化合物薄膜太阳能电池、第三代聚合物太阳能电池和第四代光敏化太阳能电池。

钙钛矿太阳电池一般采用有机无机混合结晶材料——如有机金属三卤化物作为光吸收材料。其具有合适的能带结构，因与太阳光谱匹配而具有良好的光吸收性能，很薄的厚度就能够吸收几乎全部的可见光并用于光电转换。

目前钙钛矿太阳能电池的制备方法中，溶液法是被广泛应用的方法，可以得到高效稳定的钙钛矿太阳能电池。

溶液法使用的溶液中常规的DMF、DMSO、GBL等溶剂沸点较高，挥发速度慢，且具有毒性，不能促使钙钛矿晶体快速成核，只适用于小面积实验室制备和实验室制备，不适宜用于刮涂法以及工业化大面积生产。而低配位的溶剂中，目前主流的2ME更适用于单组分的钙钛矿，即甲脒、甲胺体系。

专利CN 112071982 B公开了一种高稳定性甲脒钙钛矿材料及其制备方法、用途，所述制备方法包括以下步骤：步骤1，将二价金属卤代物、甲脒氢卤酸盐和特定添加剂混合，溶解在大极性溶液中得到前体溶液；步骤2，使用旋涂、刮涂或喷涂工艺将前体溶液制成薄膜，使用加热或反溶剂冲洗除去大极性溶液，将薄膜置于150℃下加热得到甲脒钙钛矿材料。

又比如，专利CN 112952003 A公开了一种甲脒基钙钛矿薄膜、钙钛矿电池组件及其制备方法，所述甲脒基钙钛矿薄膜的制备原料包括甲脒基钙钛矿前驱体溶液，所述钙钛矿前驱体溶液包含钙钛矿组分和高施主数溶剂；将所述甲脒基钙钛矿前驱体溶液进行涂布，经干燥、退火处理后得到甲脒基钙钛矿薄膜。

溶液法制备钙钛矿薄膜一般需要热退火处理以促进结晶和生长,基于导电扫描探针技术的研究表明,热退火在诱导薄膜结晶的同时也会引起材料晶界的融合,有效促进电子和空穴在晶界处分裂。但与此同时,热诱导的应力在本质上也会引起钙钛矿材料结构的不稳定性。

以甲脒为主体系的钙钛矿因为高温退火(150℃及以上)，主要应用于刚性底面的太阳能电池产品的生产，而柔性基底的太阳能电池，由于其柔性基底不能承受高温，不利于柔性薄膜太阳能电池的制备，在柔性基底的太阳能电池制备中，必须引入无机金属离子Cs+来降低退火的温度，引入甲胺离子来稳定相，引入其他阳离子形成三阳离子的体系。

然而，目前适用于大面积钙钛矿太阳能电池制备工艺的低配位的溶剂2ME并不能有效的溶解三阳离子体系前驱体，即使溶解了制备出的钙钛矿薄膜存在黄色黑色混合相的问题，在影响太阳能电池外观的同时，也影响其发电效率。

综上所述，如何提供一种适用于柔性钙钛矿太阳能电池制备工艺的，三阳离子体系前驱体溶液的制备方法是当前亟需解决的技术问题。

发明内容