[发明专利]一种钙钛矿薄膜添加剂、钙钛矿薄膜制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种钙钛矿薄膜添加剂，用于点击聚合单体形成聚合物，其中，所述点击聚合单体为二官能度炔类化合物和二官能度叠氮化合物，将原位点击聚合形成线型聚合物，使得单体发生聚合反应生成聚合物，所聚合的单体为二官能度炔类化合物和二官能度叠氮化合物，有多种化学结构式可选，聚合物中含有O、S、N等具有孤对电子的原子，有效地与钙钛矿发生相互作用，提高聚合物与钙钛矿之间的结合能力，集中于晶界处的聚合物有效保护晶界，钝化缺陷。本发明还提供了形成聚合物的制备方法及其应用。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别是涉及一种钙钛矿薄膜添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

作为新一代半导体材料，基于钙钛矿结构的材料在太阳能电池、显示和照明、激光和探测器等光电子器件领域展现出了巨大应用潜力。同时，大多数钙钛矿光电器件基于湿法制备，非常有利于器件的大面积、低成本商业化生产。

在绝大多数已报道的工作中，钙钛矿都是多晶薄膜形态，因此，微观晶粒生长造成的膜质优劣对其光电性能有着至关重要的影响。比如，晶粒没有完全覆盖基片，针孔，还有几乎无法避免的晶界问题等。较差的膜质往往加大非辐射复合的概率，降低发光性能和载流子迁移率，同时引起材料的降解。

为了制备光滑、平整、致密的钙钛矿薄膜，不同的策略被应用于降低薄膜中缺陷密度及其影响，比如溶剂工程，组分工程，添加剂工程等。其中，添加剂工程是一种使用广泛的方法，能够有效保护钙钛矿中的晶界，钝化缺陷，提升材料和器件的稳定性。目前添加剂主要集中于有机胺、铵盐等小分子化合物，保护作用有限，急需开发新的添加剂体系。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明主要包含一种钙钛矿薄膜的添加剂，其可原位点击聚合形成聚合物，获得钙钛矿薄膜。其原位生成的聚合物可以有效地保护钙钛矿薄膜中的晶界，钝化缺陷，进而提高钙钛矿光电器件的性能。

本发明提供了一种钙钛矿薄膜添加剂，用于点击聚合单体形成聚合物，所述点击聚合单体为二官能度炔类化合物和二官能度叠氮化合物，将原位点击聚合形成线型聚合物为：

n为2～200的整数，R₁，R₃为相同或不同的有机基团，R₂为连接官能团，Fx为连接在苯环上的氟原子，x为F原子的个数，x为2～4的整数。

其中，所述聚合单体中二官能度炔类化合物的结构通式为：其中，R₁为有机基团。

所述聚合单体中二官能度叠氮化合物的结构通式为：

其中，R₃为有机基团，R₂为连接官能团，Fx为连接在苯环上的氟原子，x为F原子的个数，x为2～4的整数。

优选地，所述二官能度叠氮化合物中，R₃可选自以下化学结构式1-21中的一种或多种：

其中，m为1～20的整数；R′选自O，S或Si元素；*表示取代位置。

所述R₂选自以下结构式22～25中的任意一种或多种：

所述聚合物含有O、N、S具有孤对电子的原子。

采用所述钙钛矿薄膜添加剂点击聚合单体形成聚合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)将二官能度炔类化合物和二官能度叠氮化合物加入钙钛矿前驱液中，进行原位点击聚合单体形成聚合物；

步骤2)二官能度炔类化合物、二官能度叠氮化合物形成的薄膜添加剂与钙钛矿前驱液中的钙钛矿组分一起聚合成钙钛矿薄膜；