[发明专利]一种钙钛矿薄膜的制备方法及其在太阳能电池中的应用

权利要求书

1.一种钙钛矿形核过程的调控方法，其特征在于，包括：所述的钙钛矿包括但不限于铅基钙钛矿、B位以铅元素为主导的多组分钙钛矿，在配制钙钛矿前驱体溶液中，通过加入添加剂AX，调控溶剂化的BX₂化合物及其复合物的形成速率和密度，控制溶剂化的BX₂化合物及其复合物的偏析结晶；

采用溶液涂膜法将钙钛矿前驱体溶液涂覆于基底上，控制溶液局部区域的温度、挥发速率，控制溶剂化的BX₂化合物及其复合物在不同区域上的偏析结晶，得到结晶性好、形貌均匀的钙钛矿薄膜；

所述的添加剂AX结构式中，A表示为NH₄⁺，CH₃NH₃⁺，NH₂CHNH₂⁺，CH₃NH₂CH₃⁺ 中的任意一种；X表示为Cl^-，Br^-，I^-，SCN^-，CH₃COO⁻中的任意一种；

所述的BX₂化合物中，X为I，Br，Cl中的任意一种，B为Pb，或者以Pb为主导的多金属元素组合物；

所述钙钛矿形核过程的调控方法，包括以下步骤：

（1）分别称取PbI₂和碘化甲铵，溶解于DMF溶剂中，得到PbI₂/DMF溶液、MAI/DMF溶液；

（2）将丁胺加入步骤（1）所得MAI/DMF溶液中，得到碘化甲铵和碘化丁铵的混合溶液；

（3）称取添加剂AX溶解于步骤（1）所得PbI₂/DMF溶液，加热处理，直至添加剂AX完全溶解，控制摩尔比AX/PbI₂为0.05~5；

（4）将步骤（2）和步骤（3）配制的溶液混合均匀，静置老化，得到二维层状钙钛矿前驱体溶液，结构式为BA₂MA_n-1Pb_nI_3n+1，n=4；

（5）采用溶液涂膜法将二维钙钛矿前驱体溶液涂覆于基底上，退火处理，控制溶液局部区域的温度、挥发速率来控制溶剂化的PbI₂化合物在不同区域上的偏析结晶，诱导涂覆薄膜表面准三维钙钛矿的偏析析出，得到结晶性好、形貌均匀的二维钙钛矿薄膜。

2.根据权利要求1所述钙钛矿形核过程的调控方法，其特征在于，步骤（1）中，所述PbI₂/DMF溶液的浓度为400~600mg/ml；MAI/DMF溶液的浓度为400~600mg/ml。

3.根据权利要求1所述钙钛矿形核过程的调控方法，其特征在于，步骤（2）中，所述碘化丁铵和碘化甲铵的摩尔比为 2：(1~9)。

4.根据权利要求1所述钙钛矿形核过程的调控方法，其特征在于，步骤（3）中，所述添加剂AX为NH₄Cl。

5.根据权利要求1所述钙钛矿形核过程的调控方法，其特征在于，步骤（5）中，所述溶液涂膜法包括旋涂法、刮涂法、喷涂法、狭缝涂布法、提拉法中的任意一种。

6.根据权利要求5所述钙钛矿形核过程的调控方法，其特征在于，步骤（5）中，采用旋涂法制备钙钛矿薄膜：将二维钙钛矿前驱体溶液在4000~6000rpm转速下旋涂于基底上；

采用刮涂法制备钙钛矿薄膜：将二维钙钛矿前驱体溶液在1~100mm/s速度下刮涂于基底上，刮涂过程需要热风吹薄膜，诱导涂覆薄膜表面准三维钙钛矿的偏析析出。

7.根据权利要求1、5和6中任一项所述钙钛矿形核过程的调控方法，其特征在于，步骤（5）中，所述退火处理为：先50~80℃退火0~10分钟，然后90~150℃退火5~60min。