[发明专利]高光电转化效率高热稳定性钙钛矿材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种高光电转化效率高热稳定性钙钛矿材料及制备方法，所述钙钛矿材料的结构为钙钛矿晶型，组分为APbI₃·xEDAPbI₄，其中A为甲胺或者铯离子，EDA为乙二胺离子，0.012＜x＜0.051。其制备方法为将EDAPbI₄溶液与碘化铯(CsI)或者碘甲胺(MAI)和碘化铅与氢碘酸的配合物(PbI₂·HI)直接溶解到溶剂中，然后将溶液涂覆到基底上干燥退火即可得到相应的高光电转化效率高热稳定性钙钛矿材料。该钙钛矿材料具有生产成本低，光电转换效率高，热稳定性好的特点。

技术领域

本发明涉及钙钛矿材料及制备方法，具体地，涉及一种高光电转化效率高热稳定性钙钛矿材料及制备方法。

背景技术

目前主流的以CH₃NH₃PbI₃为代表的有机无机杂化钙钛矿材料在太阳能电池等领域得到突飞猛进的发展，但是随着相关研究的深入，CH₃NH₃PbI₃材料稳定性差尤其是热稳定性差的缺陷开始显露出来(杨旭东,陈汉,毕恩兵,韩礼元.高效率钙钛矿太阳电池发展中的关键问题[J].物理学报,2015,64(3):038404.)，严重阻碍了其进一步产业化发展，因此开发一种制备工艺简单，光电转换效率高且热稳定性好的材料非常具有现实意义。

已有的研究表明CH₃NH₃PbI₃材料热稳定性差的根源与其采用了受热易分解挥发的有机官能团CH₃NH₃关系密切，通过2D结构的引入构建复合结构的钙钛矿被认为是一种行之有效的提高钙钛矿材料热稳定性的做法，但是2D材料往往打断了钙钛矿体系连续的金属骨架，造成器件效率底下；CsPbI₃型无机杂化钙钛矿材料是一种新兴的光伏材料，其采用了热稳定性好的无机阳离子铯来代替易受热分解挥发的有机胺阳离子，但是CsPbI₃在室温下会发生相变，往往只能得到光电转换效率差的非钙钛矿结构，要得到光电性能优异的钙钛矿相往往需要加热到350℃以上，同时目前报道的CsPbI₃材料往往光电转换效率较低(小于9％)，限制了其大规模应用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高光电转化效率高热稳定性钙钛矿材料及制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种高光电转化效率高热稳定性钙钛矿材料，所述高光电转化效率高热稳定性钙钛矿材料的结构为钙钛矿晶型，组分为APbI₃·xEDAPbI₄，其中A为甲胺(MA)或者铯离子(Cs)，EDA为乙二胺离子。

优选地，APbI₃·xEDAPbI₄，0.012<x<0.051。

本发明还涉及一种高光电转化效率高热稳定性钙钛矿材料的制备方法,包括如下步骤：

S1、无机钙钛矿材料前驱体溶液的制备：将乙二胺碘与碘化铅混合后溶液到溶剂中，得到EDAPbI₄溶液；将EDAPbI₄溶液与碘化铯或者碘甲胺和碘化铅-氢碘酸的配合物PbI₂·HI的溶液混合，得到钙钛矿材料前驱体溶液；

S2、无机钙钛矿材料的涂覆：将得到的钙钛矿材料前驱体溶液通过旋涂或丝网印刷于基片上，退火干燥后即得到涂覆高光电转化效率高热稳定性无机钙钛矿材料的基片。

优选地，步骤S1中，乙二胺碘与碘化铅的摩尔比为1：1。