[发明专利]钙钛矿薄膜的制备方法

说明书

本申请涉及材料基因工程技术领域，提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法。本申请提供的制备方法包括：提供墨水，墨水包括：第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液；将第一钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上，进行第一退火处理，形成第一钙钛矿供体薄膜；将第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于第一钙钛矿供体薄膜上，进行第二退火处理。通过利用喷墨打印工艺来实现分步定量沉积第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液，实现了对合成的钙钛矿薄膜的精确操控，过程全自动化并具有良好的重复性，将该制备方法用于钙钛矿材料的高通量筛选和优化，可获得现有钙钛矿薄膜制备工艺所无法比拟的效果。

技术领域

本申请属于材料基因工程技术领域，尤其涉及一种钙钛矿薄膜的制备方法。

背景技术

由于具有卓越的光电性能和低温溶液制备工艺，钙钛矿材料近年来在光伏领域备受全球学术界和产业界的关注。在光伏领域，钙钛矿材料指的是由金属卤化物与阳离子杂化形成的半导体材料，其化学式表示为ABX₃，A主要为有机阳离子或无机金属阳离子，如甲基胺CH₃NH₃⁺、甲脒HC(NH₂)₂⁺、Cs⁺等；B主要为二价金属阳离子Pb²⁺、Sn²⁺等；X则为Cl^-、Br^-、I^-等卤素阴离子。钙钛矿材料被广泛应用于光伏领域不同的方向，并取得了优异的性能，其中，应用了钙钛矿材料的钙钛矿太阳能电池的发展突飞猛进，仅在十几年内其光电转换效率就由刚问世时的3.8％提升到了25％以上。

如何制备出具有高结晶性、晶粒致密均匀的钙钛矿薄膜是获得高效率光伏器件的关键因素。目前，钙钛矿薄膜主要使用旋涂法制备，然而由于旋涂法本身的缺陷容易造成大面积制备时薄膜不均匀，只适用于小面积合成，同时，材料使用率低，而且，难以精确控制两步法沉积中各钙钛矿供体的比例，无法实现对合成的钙钛矿薄膜的精确操控。

钙钛矿材料的组分种类繁多，包括有机-无机杂化铅卤钙钛矿、全无机铅卤钙钛矿、低铅以及非铅钙钛矿等，不同的钙钛矿材料制得的钙钛矿薄膜对光伏器件的光电效率的提升作用不同，研究和开发新型化学组成的钙钛矿材料是提高材料光电性能、调整材料带隙、提高材料稳定性，进而提升器件效率的有效途径。然而，由于现有钙钛矿薄膜制备工艺无法实现对合成的钙钛矿薄膜的精确操控，这不利于钙钛矿材料的高通量筛选和优化，限制了高效率钙钛矿光电器件的规范化应用。

发明内容

本申请的目的在于提供一种钙钛矿薄膜的制备方法，旨在解决现有钙钛矿薄膜制备工艺不利于钙钛矿材料的高通量筛选和优化的问题。

本申请采用的技术方案如下：

本申请提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：

提供墨水，所述墨水包括：第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液；

将所述第一钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上，进行第一退火处理，形成第一钙钛矿供体薄膜；

将所述第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于所述第一钙钛矿供体薄膜上，进行第二退火处理。

本申请所提供的钙钛矿薄膜的制备方法，采用喷墨打印工艺，分步在基底上沉积不同的钙钛矿供体溶液来制备钙钛矿薄膜，通过利用喷墨打印工艺来实现分步定量沉积第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液，以精确控制用于合成钙钛矿薄膜的各钙钛矿供体的比例，从而合成具有特定分子组成的钙钛矿薄膜，进而实现对合成的钙钛矿薄膜的精确操控，过程全自动化并具有良好的重复性，将该制备方法用于钙钛矿材料的高通量筛选和优化，可获得现有钙钛矿薄膜制备工艺所无法比拟的效果。通过上述制备方法制得的钙钛矿薄膜具有结晶度高、相均匀性好、晶粒尺寸均匀、覆盖度良好的特点，方法简单，操作简便，适用于钙钛矿薄膜的工业化制备与应用。

附图说明