[发明专利]引入非溶质基溴化物添加剂制备混合卤素钙钛矿的方法

说明书

本发明涉及光伏材料领域，提供了一种引入非溶质基溴化物添加剂制备混合卤素钙钛矿的方法，在制备过程中引入非溶质基溴化物添加剂；添加剂引入到钙钛矿前驱体溶液中或反溶剂中；混合卤素钙钛矿材料结构式为ABX₃，A为有机阳离子，B为金属离子，X为卤素离子；A离子占据角共享的BX₆立方八面体骨架空隙。本发明的有益效果为：在传统的混合钙钛矿制备工艺中引入新型非溶质基溴化物添加剂。非溶质基溴化物的引入不仅将Br元素掺杂到钙钛矿薄膜，而且未改变原钙钛矿溶液中溶质阳离子的化学计量比，为制备混合钙钛矿薄膜提供了新的制备途径。该种方法工艺简单，成本低廉，有助于提高钙钛矿薄膜的稳定性，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米功能材料光伏太阳能材料领域，特别涉及一种引入非溶质基溴化物添加剂制备混合卤素钙钛矿的方法。

背景技术

太阳能电池能够利用太阳能直接转化为电能，可以为人类社会发展提供取之不尽用之不竭的清洁能源，是人类社会应对能源危机，寻求可持续发展的重要对策。在众多吸光材料中，钙钛矿材料具有优异的光电化学性能，如较大吸光系数、长载流子寿命、高电荷迁移率、长迁移距离以及极低缺陷态密度等优异的光电性能([1]Si H,Liao Q,Zhang Z,etal.Nano Energy,2016,22:223-231)。此外，钙钛矿材料制备工艺简单，可通过廉价的溶液法制备钙钛矿材料([2]Li,X,Bi D,Yi C,et al.Science,2016,353,58-61.)。短短几年时间中，钙钛矿太阳能电池已经取得超过22％的光电转换效率([3]Liu M,Johnston M B,Snaith H J.Nature,2013,501:395–398.[4]Bi D,Yi C,Luo J,et al.Nat.Energy,2016,1,doi:10.1038/nenergy.2016.142.)。但是其环境稳定性和光稳定性较差，([5]Li W,Zhang W,Van Reenen S,et al.Energy Environ.Sci.2016,9,490-498.[6]Wang Q,DongQ,Li T,et al.Adv.Mater.2016,28,6734-6739.[7]Bella F,Griffini G,Correa-BaenaJ,et al.Science2016,DOI:10.1126/science.aah4046.)。混合卤素钙钛矿电池稳定性较高，具有巨大的应用潜力。

卤素掺杂是一个提高钙钛矿材料稳定性的有效手段，各种铅基卤素如PbCl₂，PbBr₂，PbI₂和卤化甲胺如CH₃NH₃Br，CH₃NH₃Cl或CH₃NH₃I加入到混合前驱体溶液中提高了器件稳定性。但是在改变I和其他卤素离子相互比例时，引入的额外卤素载体阳离子的含量也发生变化，进而改变了原钙钛矿溶液中溶质阳离子化学计量比，影响了钙钛矿薄膜质量，限制了钙钛矿电池的发展。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种引入非溶质基溴化物添加剂制备混合卤素钙钛矿的方法，非溶质基溴化物的引入不仅将Br元素掺杂到钙钛矿薄膜，而且未改变原钙钛矿溶液中溶质阳离子的化学计量比，为制备混合钙钛矿薄膜提供了新的制备途径。该种方法工艺简单，成本低廉，有助于提高钙钛矿薄膜的稳定性，具有良好的应用前景。

本发明一种引入非溶质基溴化物添加剂制备混合卤素钙钛矿的方法，该混合卤素钙钛矿材料在制备过程中引入非溶质基溴化物添加剂；所述添加剂引入到钙钛矿前驱体溶液中或反溶剂中；所述混合卤素钙钛矿结构式为ABX₃，其中A为有机阳离子，B为金属离子，X为卤素离子；A离子占据角共享的BX₆立方八面体骨架空隙。