[发明专利]非化学计量比钙钛矿薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，公开了一种非化学计量比钙钛矿薄膜的制备方法，该方法包括：将含有卤化胺化合物和卤化铅化合物的溶液涂覆在基板上，并进行热处理；其中，在含有卤化胺化合物和卤化铅化合物的溶液中，所述卤化胺化合物与所述卤化铅化合物的摩尔比为1：x，其中1＜x＜2。本发明的非化学计量比钙钛矿薄膜的制备方法简单，溶液成分易控制，原材料种类和用量少，薄膜制备周期短，降低了制备成本提高了制备效率。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种非化学计量比钙钛矿薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，钙钛矿(perovskite)太阳能电池因其高效能、低廉的制造成本而备受瞩目。而钙钛矿薄膜作为钙钛矿太阳能电池的活性材料，其性能是影响太阳能电池性能的关键因素。

Yang等(Iodide management in formamidinium-lead-halide-basedperovskite layers for efficient solar cells,Yang et al.,Science 356,1376-1379,2017)公开了一种连续沉积法制备钙钛矿薄膜的方法。将I₂加入IPA搅拌溶解7天，加入FAI/MABr搅拌制备FAI/MABr/IPA滴液。将PbI₂/PbBr₂加入DMF/DMSO加热搅拌制备PbI₂(PbBr₂)-DMSO混合溶液。在基板上旋涂制备PbI₂(PbBr₂)-DMSO薄膜，滴加滴液后再次旋涂，烘烤后用IPA清洗，即完成钙钛矿薄膜制备。采用此方法制备的薄膜作为吸收层，制得钙钛矿太阳能电池，能量转换效率达到22.1％。

对于钙钛矿太阳能电池，连续、致密、平滑的钙钛矿薄膜对能量转换效率的贡献至关重要，杂相、孔洞和点缺陷都会严重损害钙钛矿太阳能电池。该方法在制备含有多种阳离子和混合卤素阴离子的甲脒铅卤化物过程中，在FAI/MABr/IPA滴液引入过量I离子，从而促进分子交换，减少了缺陷，成功制备形貌良好的钙钛矿薄膜。但是该方法采用原材料种类多，滴液制备周期长，薄膜旋涂制备过程繁琐不易控制。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的钙钛矿薄膜制备方法繁琐、周期长的问题，提供一种非化学计量比钙钛矿薄膜及其制备方法和应用，该非化学计量比钙钛矿薄膜的制备方法简单，溶液成分易控制，原材料种类和用量少，薄膜制备周期短，降低了制备成本提高了制备效率。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种非化学计量比钙钛矿薄膜的制备方法，其中，该方法包括：将含有卤化胺化合物和卤化铅化合物的溶液涂覆在基板上，并进行热处理；其中，在含有卤化胺化合物和卤化铅化合物的溶液中，所述卤化胺化合物与所述卤化铅化合物的摩尔比为1：x，其中1＜x＜2。

优选地，x为1.01-1.9，优选为1.1-1.75，更优选为1.2-1.5。

优选地，所述卤化胺化合物为甲基碘化胺、甲脒碘和甲基氯化胺中的一种或多种。

优选地，所述卤化铅化合物为碘化铅、溴化铅和氯化铅中的一种或多种；更优选地，所述卤化铅化合物为碘化铅。

优选地，所述含有卤化胺化合物和卤化铅化合物的溶液中的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲亚砜和异丙醇中的一种或多种。

优选地，通过将卤化胺化合物的溶液与卤化铅化合物的溶液混合，制得所述含有卤化胺化合物和卤化铅化合物的溶液。

更优选地，所述卤化胺化合物的溶液中的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲亚砜和异丙醇中的一种或多种。

更优选地，所述卤化铅化合物的溶液中的溶剂为二甲基甲酰胺和/或二甲亚砜。

优选地，所述卤化胺化合物的溶液与所述卤化铅化合物的溶液中的溶剂相同。