[发明专利]一种外电场辅助制备钙钛矿薄膜的方法和光电器件

说明书

本发明提供了一种外电场辅助制备钙钛矿薄膜的方法和光电器件，方法包括以下步骤：将钙钛矿活性层的前驱体溶液采用液相成膜法在透明电极‑电荷传输层基底上形成液态膜；将所述液态膜直接退火；或进行反溶剂法成膜后退火；或真空闪蒸成膜后退火，得到钙钛矿薄膜；在退火过程中外加电场诱导结晶，所述外加电场的电压3V；所述外加电场的方向垂直于薄膜平面。本发明通过外加电池辅助钙钛矿结晶，提高了钙钛矿材料的晶粒尺寸，结晶度提高；相较于未加外电场，退火温度可适当降低。本发明提供的方法制备的钙钛矿薄膜制备的钙钛矿电池的光电转换效果得到优化，器件稳定性增强。

技术领域

本发明属于光电器件技术领域，尤其涉及一种外电场辅助制备钙钛矿薄膜的方法和光电器件。

背景技术

钙钛矿型氧化物由于其丰富的物理性质和应用价值一直受到研究者广泛的关注。光电性能是钙钛矿氧化物的众多性质之一，应用光电特性可以将钙钛矿氧化物制备程太阳能电池、光电探测器等。

而为了制备高光伏特性钙钛矿太阳能电池，需要能够控制钙钛矿材料的结晶过程，降低钙钛矿膜层的缺陷，提高晶粒尺寸和结晶性、控制结晶方向，一直是本领域技术人员的研究方向。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种外电场辅助制备钙钛矿薄膜的方法和光电器件，该方法能够辅助钙钛矿结晶，制备的钙钛矿薄膜应用在电池中，使电池具有较高光电转换效率。

本发明提供了一种外电场辅助制备钙钛矿薄膜的方法，包括以下步骤：

将钙钛矿活性层的前驱体溶液采用液相成膜法在透明电极-空穴传输层基底上形成液态膜；

将所述液态膜直接退火；或进行反溶剂法成膜后退火；或真空闪蒸成膜后退火，得到钙钛矿薄膜；

在退火过程中外加电场诱导结晶，所述外加电场的电压3V；所述外加电场的方向垂直于薄膜平面。

在本发明中，所所述退火的温度为60~200℃。

在本发明中，所述退火的温度为60~200℃，优选为90~170℃，更优选为100~150℃；具体实施例中，退火的温度为150℃、100℃或130℃；

在本发明中，所述外加电场的时间为5~60min；具体实施例中，外加电场的时间为15min、10min或20min。

在本发明中，所述外加电场的电压正交直流可调。所述电压3V，优选5V；具体实施例中，外加电场的电压为10V。

在本发明中，所述外加电场采用金属电极和氧化物电极；

所述金属电极连接正极；所述氧化物电极连接负极。两个电极的距离为4mm、5mm或6mm。

在本发明中，所述金属电极选自Au、Ag、Cu或Al；

所述氧化物电极选自ITO、FTO、SnO₂或Al₂O₃。

本发明通过外加电池辅助钙钛矿结晶，提高了钙钛矿材料的晶粒尺寸，结晶度提高；相较于未加外电场，退火温度可适当降低。本发明提供的方法制备的钙钛矿薄膜制备的钙钛矿电池的光电转换效果得到优化，器件稳定性增强。

在本发明中，所述钙钛矿薄膜的组成为AMX₃；某些具体实施例中，所述钙钛矿薄膜为MAPbI₃或FA_0.85Cs_0.15 PbI_2.55Br_0.45。

所述A为有机阳离子和/或无机阳离子；

所述M为二价金属离子；

所述X选自I^-、Br^-、Cl^-和/或F^-。