[发明专利]有机无机杂化钙钛矿薄膜以及太阳能电池的制备方法

说明书

本发明涉及有机无机杂化钙钛矿薄膜以及太阳能电池的制备方法，所述钙钛矿薄膜的化学式为ABX₃，其中A为有机胺的阳离子，优选为CH₃NH₃⁺,NH₂‑CH=NH₂⁺和C₄H₉NH₃⁺中的至少一种，B=Pb²⁺，Sn²⁺，Ge²⁺，Co²⁺，Fe²⁺，Mn²⁺，Cu²⁺，和Ni²⁺中的至少一种，X为Cl^‒，Br^‒，I^‒中的至少一种，所述制备方法包括如下步骤：（1）在基底上制备ABX₃薄膜；（2）将步骤（1）获得的薄膜采用微波辐射处理方式进行退火处理，其中微波功率为50～500W，样品温度为50~150^oC，微波处理时间为0.5分钟～5分钟。本发明所提供的制备方法时间短、能耗小、生产效率高且工艺简单，制备条件温和，易于操作，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池用薄膜的制备方法，更具体而言，涉及一种有机无机杂化钙钛矿薄膜以及钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展，对于能源的需求与日俱增。太阳能作为一种清洁、无污染的能源，受到国内外的广泛关注与深入研究。基于有机-无机杂化钙钛矿薄膜的太阳能电池是近年发展起来的一类新型太阳能电池，其优点十分突出：1、有机-无机杂化钙钛矿材料制作简单、成本较低；2、具有较为适宜的带隙宽度(1.5～2.3eV)，光吸收范围较大；3、电荷扩散长度高达微米级，电荷寿命较长等。因此，钙钛矿太阳能电池及相关材料已成为光伏领域研究方向，目前获得了超过21％的光电转换效率，应用前景十分广阔。

有机-无机杂化钙钛矿ABX₃薄膜的制备方法对其结构、形貌、电荷迁移率、电子寿命及光电转换性能影响较大。目前文献中报道的方法有一步溶液法、两步溶液法、气相沉积法和气相辅助溶液过程法等。上述方法中钙钛矿薄膜的退火方式都是基于传统的加热方式，在热板上或炉子中进行。由于钙钛矿薄膜的热处理温度并不高，且在一定温度下结晶速度较快，而传统的热处理方式使得这种较低的热处理温度和热处理时间难以精确控制，因此，对膜的质量产生较大影响，也使得制备过程的重现性有时都存在问题。比如，对于最常用的一步溶液加热退火法，制备过程虽然比较简单，但是所得薄膜表面较为粗糙、针孔状缺陷较多，易造成薄膜中电荷的复合，严重影响了薄膜性能。

发明内容

本发明旨在解决目前现有技术中的传统加热退火工艺制备杂化钙钛矿薄膜方法热处理温度和时间难于精确控制，易出现薄膜表面粗糙、膜的质量不高等诸多问题，利用微波辐射处理方法制备杂化钙钛矿薄膜、以及利用该方法制备钙钛矿太阳能电池。

一方面，本发明提供一种有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法，所述钙钛矿薄膜的化学式为ABX₃，其中A为有机胺的阳离子，优选为CH₃NH₃⁺,NH₂-CH＝NH₂⁺和C₄H₉NH₃⁺中的至少一种，B＝Pb²⁺，Sn²⁺，Ge²⁺，Co²⁺，Fe²⁺，Mn²⁺，Cu²⁺，和Ni²⁺中的至少一种，X为 Cl^-，Br^-，I^-中的至少一种，

所述制备方法包括如下步骤：