[发明专利]一种无机混合卤素钙钛矿薄膜的制备方法及其在制备太阳能电池方面的应用

摘要

本发明公开了一种无机混合卤素钙钛矿薄膜的制备方法及其在制备太阳能电池方面的应用，属于钙钛矿电池技术领域，本发明通过钙钛矿量子点溶液来沉积高质量薄膜的方法，并将所获得的薄膜用于制备太阳能电池，该方法能够精确有效的调控混和卤素钙钛矿的带隙以及薄膜的厚度。并且制备器件完全在空气环境下进行，大大降低了器件的制备成本，适合大规模的工业化生产。本发明利用量子点优异的成膜特性，解决了无机钙钛矿溶解受限难成膜的问题，能够有效的调控膜的厚度并获得膜形貌。通过对界面修饰层进行合适的选择、活性层配体的去除方式以及活性层的厚度和退火温度等，光电转化效率比之前纯无机钙钛矿电池有大幅提升。

主权项

1.一种无机混合卤素钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)、CsPbBrI₂钙钛矿量子点的制备：将0.5‑2g碘化铅及0.4‑1.6g溴化铅分别加入到25‑100mL十八烷烯中，在110‑122℃下抽真空除水1‑2小时；然后分别加入到2.5‑10mL的干燥的油胺和油酸混合液中，将反应温度升到160‑185℃，注入4‑16mL 0.0625M的油酸铯；冷却提纯，分散在甲苯中分别得到30‑60mg/mL的CsPbI₃及CsPbBr₃的胶体溶液；然后将所制得的胶体溶液62‑248mgCsPbI₃和25‑100mgCsPbBr₃共同加入到含有5‑20mL的十八烷烯和0.1‑0.4mL的油酸以及0.1‑0.4mL的油胺的混合液中，搅拌5‑30min，提纯得到CsPbBrI₂钙钛矿量子点；(2)、二氧化钛溶胶的制备向1‑4mL钛酸正丁酯中加入2mL异丙醇，磁力搅拌5‑30min至溶液均匀；再配制4mL异丙醇、100‑250微升去离子水、5‑30微升浓度为10‑18mol/L的浓盐酸或浓硫酸的混合溶液，搅拌均匀后，逐滴加入到上述钛酸正丁酯溶液中，然后常温下搅拌0.5‑24h，然后加入30‑40mL的异丙醇稀释，即得到浓度为0.05‑0.5mol/L的二氧化钛溶胶；(3)、无机混合卤素钙钛矿薄膜的制备以玻璃为基底，以位于玻璃基底上的ITO为阴极，在ITO表面旋涂一层20‑100纳米的步骤(2)制备的二氧化钛溶胶，在150℃‑500℃条件下加热0.5‑2h将其转变为二氧化钛；再将步骤(1)制备的CsPbBrI₂钙钛矿量子点旋涂在二氧化钛上，所得薄膜浸泡在含有饱和的醋酸铅的异丙醇或者异丙醇和乙酸甲酯的混合溶液中5‑60s进行配体交换，除去量子点表面的长链配体油酸和油胺；重复旋涂量子点和除去油酸油胺配体这个过程2‑8次获得100‑400纳米的钙钛矿薄膜。