[发明专利]无缺陷的钙钛矿薄膜、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种无缺陷的钙钛矿薄膜、其制备方法及应用，所述制备方法包括：1)将钙钛矿单晶溶于溶剂，形成钙钛矿前驱体溶液；2)采用所述钙钛矿前驱体溶液制作形成钙钛矿薄膜。本发明提供的方法工艺流程简单，易于操作；并且本发明采用钙钛矿单晶作为钙钛矿前驱体的原材料，可以完全消除材料纯度和AX与BX₂物质配比存在的偏差，制作形成的钙钛矿薄膜质量高、稳定性好、无缺陷。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿薄膜的制备方法，特别涉及一种制备无缺陷的钙钛矿薄膜、其制备方法及应用，属于材料及光电技术领域。

背景技术

钙钛矿作为一种新型半导体光电材料，在近几年来得到飞速发展。以ABX3通式的金属卤素钙钛矿由于材料制备简单、光电转换效率高、成本低廉和可溶液加工等特性，被应用于多个领域，如：钙钛矿太阳能电池，发光二极管和光电传感器等。目前有关钙钛矿的器件实验室效率都非常完美，如钙钛矿太阳能电池转换效率可达23.3％，钙钛矿LED发光效率接近100％等。然而钙钛矿一直未投入商业应用，其中最关键的问题在于如何低成本的制备高质量的大面积钙钛矿薄膜。

目前，现有技术中制备钙钛矿薄膜所使用的材料为AX与BX₂的混合物(钙钛矿通式ABX3)，如MAI、FAI、CsI、MABr、FABr、CsBr、MACl、FACl、CsCl与PbI₂、PbBr₂、PbCl₂、SnI₂、SnBr₂、SnCl₂的混合物。采用两种物质混合配置的钙钛矿前驱体溶液，无论在材料的纯度或两种物质配比，都会存在一定的偏差，导致采用此种钙钛矿前驱体溶液制备的钙钛矿薄膜存在一定的缺陷，抑制钙钛矿太阳能电池效率的提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无缺陷的钙钛矿薄膜、其制备方法及应用，进而克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种无缺陷的钙钛矿薄膜的制备方法，其包括：

1)将钙钛矿单晶溶于溶剂，形成钙钛矿前驱体溶液；

2)采用所述钙钛矿前驱体溶液制作形成钙钛矿薄膜。

进一步的，所述步骤1)包括：至少采用超声或振动方式使钙钛矿单晶溶解于溶剂中形成钙钛矿前驱体溶液。

进一步的，所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.5-2mol/L。

进一步的，所述钙钛矿单晶的化学式为ABX₃，其中A包括MA、FA、Cs和Rb中的任意一种，但不限于此，B包括Pb和Sn中的任意一种，但不限于此，X包括I、Br和Cl中的任意一种，但不限于此。

进一步的，所述钙钛矿单晶的制备方法包括：将第一卤化物和第二卤化物溶解于溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液于90-120℃条件下加热处理1-7天，获得所述钙钛矿单晶，其中所述第一卤化物的化学式为AX，第二卤化物的化学式为BX₂，A包括MA、FA、Cs和Rb中的任意一种，但不限于此，B包括Pb和Sn中的任意一种，但不限于此，X包括I、Br和Cl中的任意一种，但不限于此。

优选的，所述第一卤化物和第二卤化物的摩尔比为1:1～1:1.25。

进一步的，所述钙钛矿单晶的制备方法还包括：先将所述混合溶液于90-120℃条件下加热处理1-2天形成钙钛矿单晶晶种，之后继续于90-120℃条件下加热处理3-5天，进而获得所述钙钛矿单晶。

进一步的，所述钙钛矿单晶包括单阳离子和/或单阴离子钙钛矿单晶。