[发明专利]一种钙钛矿薄膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿薄膜的前驱体溶液包含

CH₃NH₃I、PbI₂和添加剂；所述添加剂选自下式(1)所示的碘化物的一种或多种：

C₄H_nX_8-nI₂ (1)

其中，X为F或Cl，n为0～8的整数，例如0、1、2、3、4、5、6、7或8；

优选地，所述添加剂占CH₃NH₃I和PbI₂总质量的3％-10％，优选为4％-8％；

优选地，所述前驱体溶液还包含DMF和/或DMSO。

2.一种权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)配置钙钛矿前驱体溶液：将钙钛矿溶液与添加剂混合得到钙钛矿前驱体溶液；

2)将步骤1)得到的钙钛矿前驱体溶液旋涂在电子传输层之上，得到钙钛矿薄膜。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述钙钛矿溶液中的钙钛矿可以为CH₃NH₃PbI₃；

优选地，步骤1)中，将所述钙钛矿溶液添加添加剂后，在50-70℃，优选60℃搅拌，得到澄清透明的黄色溶液，过滤后得到钙钛矿前驱体溶液。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述电子传输层为TiO₂电子传输层。

5.根据权利要求2-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述旋涂分两步进行，第一步的转速为800-1200rpm，时间为5-20s；第二步的转速为3500-4500rpm，时间为30-50s；

优选地，在进行第二步旋涂的过程中滴加反溶剂。

优选地，所述反溶剂为甲苯；

优选地，滴加反溶剂的时间为进行第二步旋涂的第20-25s。

6.根据权利要求2-5任一项所述的制备方法，其特征在于，将步骤1)得到的钙钛矿前驱体溶液旋涂在电子传输层之上后，退火结晶，得到钙钛矿薄膜；

优选地，所述退火温度为90-100℃，时间为20-30min。

7.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括权利要求1所述的钙钛矿薄膜。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池依次由氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃、电子传输层、钙钛矿薄膜、空穴传输层和金属电极组成；

优选地，所述空穴传输层为有机材质或者无机材质；

优选地，所述有机材质为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、3-己基取代聚噻吩和聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]中的至少一种；

优选地，所述无机材质为CuSCN、CuO和NiOx中的至少一种；

优选地，所述金属电极材质为Au或Ag。

9.一种权利要求7或8所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括权利要求2-6任一项所述的钙钛矿薄膜的制备方法；

优选地，所述方法还包括如下步骤：

A.将FTO导电玻璃在TiCl₄的水溶液中浸渍，得到带有TiO₂电子传输层的FTO导电玻璃；

B.采用权利要求2-6任一项所述的制备钙钛矿薄膜的方法在步骤A中的TiO₂电子传输层上制备钙钛矿薄膜；

C.在步骤B中的钙钛矿薄膜上旋涂空穴传输层；

D.在步骤C中的空穴传输层上蒸镀金属电极，即得到太阳能电池。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述TiCl4的水溶液的浓度为25-35mmol/L，所述浸渍的温度为65-75℃，优选为70℃；所述浸渍的时间为50-70min；

优选地，步骤A中，FTO在TiCl₄的水溶液中浸渍之前，首先用洗洁精搓洗，然后依次用去离子水、丙酮和异丙醇分别超声10-25min，用N2吹干，最后放到紫外抽样清洗机中清洗10-25min；

优选地，步骤A中，将得到的带有TiO₂电子传输层的FTO用去离子水清洗一或多次；

优选地，步骤C中，所述旋涂的转速为4000-5000rpm，旋涂时间为25-35s；

优选地，步骤D中，所述蒸镀的金属电极的厚度为60-80nm。