[发明专利]一种双氨基有机化合物钝化材料及其应用

说明书

本发明提出了一种双氨基有机化合物钝化材料，所述双氨基有机化合物钝化材料包括烷基链段、芳香烃或杂环化合物，所述烷基链段、芳香烃或杂环化合物上包含至少两个官能团A，所述官能团A为氨基。本发明提供的双氨基有机化合物钝化材料可以通过分子中两个氨基基团与钙钛矿中的卤素离子形成氢键，增强钙钛矿薄膜结晶度，提高载流子寿命，钝化钙钛矿缺陷。在光电器件领域有很好的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种双氨基有机化合物钝化材料和所述材料钝化钙钛矿的应用，属于光电材料与器件技术领域。

背景技术

钙钛矿材料是一类具有ABX₃结构通式的晶体结构，其中A一般指的是一些有机阳离子(例如甲胺阳离子CH₃NH₃⁺，甲脒阳离子NH＝CHNH₃⁺或铯离子Cs⁺)，占据正方体的八个顶点；B指的是金属离子(例如Pb²⁺，Sn²⁺，Cu²⁺，Ge²⁺)，位于正方体的体心；X则表示卤素离子(例如I^-，Br^-，Cl^-)，占据六面体的面心。

目前，钙钛矿材料已经广泛应用于钙钛矿太阳能电池、钙钛矿发光、光探测器和激光器等领域。然而，基于现有技术制备的钙钛矿薄膜普遍存在大量缺陷，这些缺陷主要位于晶体表面和晶界处，对光电器件性能和稳定性提升极为不利。钙钛矿材料的表面悬空键和晶界缺陷的钝化已成为抑制钙钛矿膜层中载流子非辐射复合的重要手段。

到目前为止，已经报道了氨基基团会与钙钛矿中卤素离子形成氢键，增强钙钛矿薄膜结晶度，提高载流子寿命，钝化钙钛矿缺陷。此外，类似于羧基等官能团与钙钛矿膜层的带电缺陷相互作用，对钙钛矿薄膜起到很好的调控作用。例如，陆续有工作证明了乙二胺、丙二胺、三亚甲基二胺等具有双氨基官能团的材料，可以钝化钙钛矿缺陷并提高膜层质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中钙钛矿存在大量缺陷以及器件效率和稳定性表现差等问题，提供一种双氨基有机化合物钝化材料和应用，基于其对钙钛矿的钝化，有利于提高光电器件的性能。

本发明提供一种双氨基有机化合物钝化材料，所述双氨基有机化合物钝化材料包括一个烷基链段、芳香烃或杂环化合物，所述烷基链段、芳香烃或杂环化合物上包含至少两个官能团A，所述官能团A为氨基。

本发明提供的双氨基有机化合物钝化材料，在所述烷基链段、芳香烃或杂环化合物上包含官能团B，所述官能团B为羧基、巯基、羟基、脂基、酰胺、硝基、醛基、芳基、氰基、磺酸基中的至少一个。

本发明提供双氨基有机化合物钝化材料可以通过分子中两个氨基基团与钙钛矿中的卤素离子形成氢键，不仅增强钙钛矿薄膜结晶度，提高载流子寿命，还可以钝化钙钛矿的带电缺陷。此外，官能团B对钙钛矿薄膜也起到很好的调控作用。基于本发明所述的双氨基有机化合物钝化材料制备的钙钛矿在太阳能电池、钙钛矿发光、光探测器以及激光器等光电器件领域中有广泛的应用。

作为本发明的进一步技术方案，所述双氨基有机化合物钝化材料的结构通式如下所示：

式中，R为烷基链段、芳香烃或者杂环化合物中的任意一个，当R为烷基链段时，那么R＝(CH₂)_n，1≤n≤6且n取整数；X为羧基、巯基、羟基、脂基、酰胺、硝基、醛基、芳基、氰基、磺酸基中的至少一种。

本发明提供的所述双氨基有机化合物钝化材料直接作为添加剂使用，制备钙钛矿薄膜。其制备工艺包括以下步骤：

(1)将双氨基有机化合物钝化材料、金属源化合物以及有机/无机源卤化物按照不同化学计量比溶解在混合极性溶剂中，搅拌均匀后制备成钙钛矿前驱体溶液；