[发明专利]钙钛矿薄膜、其制备方法及钙钛矿光电器件

说明书

本发明公开了一种钙钛矿薄膜、其制备方法及钙钛矿光电器件。所述制备方法包括：提供前驱体溶液，前驱体溶液包含钙钛矿前驱体以及选定溶剂，选定溶剂包括γ‑丁内酯、δ‑戊内酯、γ‑戊内酯、1，3‑二甲基‑2‑咪唑啉酮、二甲基亚砜中的任意一种或两种及以上的组合，利用前驱体溶液通过溶液法制备薄膜前体，并对薄膜前体进行后处理形成钙钛矿薄膜。本发明所提供的制备方法有效避免了大量有毒溶剂对人员健康和生态环境的危害，更适合大面积制备下钙钛矿太阳电池产业化的绿色生产，并且制得的金属卤化物钙钛矿薄膜具有更高的晶体质量、相转变充分、相纯度高，钙钛矿薄膜荧光性能更好，并具有更优异的光伏性能和稳定性。

技术领域

本发明涉及钙钛矿光电器件技术领域，尤其涉及一种钙钛矿薄膜、其制备方法及钙钛矿光电器件。

背景技术

近些年来，光伏太阳能电池得到了前所未有的发展，非聚光的单晶硅太阳能电池的能量转换效率已经达到26.1％，多晶硅电池的效率为23.3％，已经商业化的晶硅电池的效率也都突破了23％。

对于不同的光伏材料的探索从未停止，自从2009年金属卤化物钙钛矿太阳能电池首次被报道以来，金属卤化物钙钛矿这类新型半导体材料，引起了科研界和产业界的巨大关注。这类新型钙钛矿材料具有带隙可调、高的缺陷容忍度、长的载流子扩散长度和迁移率、较强的光吸收的优点，以及基于溶液法的可加工性等优点，使得金属卤化物钙钛矿及基于该钙钛矿的光伏、光电等半导体器件得到了深入而广泛的研究。然而，兼顾高效、稳定、低成本的高性能器件却一直是金属卤化物钙钛矿半导体器件在商业化应用进程中的一个巨大挑战。

虽然目前小面积实验室级钙钛矿太阳能电池的最高效率已经达到25.7％，但其绿色制备问题依然是该领域需要解决的重要问题之一。

现有的溶液法制备钙钛矿太阳能电池，尤其是其中的钙钛矿光吸收层的制备，仍然需要用到大量的有毒、有害的溶剂，这对于钙钛矿太阳能电池的广泛应用显然是不利的，一方面加剧了从业者的健康风险，另一方面，也给环境带来了污染，并且对应的需要投入额外的处理成本。所以，实现兼顾高效稳定、绿色制备的高性能金属卤化物钙钛矿太阳能电池器件，是人们探索和利用钙钛矿光伏新能源的现实挑战，也是所要达到的终极目标之一。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钙钛矿薄膜、其制备方法及钙钛矿光电器件。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种钙钛矿薄膜的制备方法，其包括：

提供前驱体溶液，所述前驱体溶液包含钙钛矿前驱体以及选定溶剂，所述选定溶剂包括γ-丁内酯、δ-戊内酯、γ-戊内酯、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、二甲基亚砜中的任意一种或两种以上的组合；

利用所述前驱体溶液通过溶液法制备薄膜前体，并对所述薄膜前体进行后处理形成钙钛矿薄膜。

第二方面，本发明还提供一种由上述制备方法制得的钙钛矿薄膜。

第三方面，本发明还提供一种钙钛矿光电器件，包括依次层叠设置的空穴传输层、光电转换层以及电子传输层；所述光电转换层包括上述钙钛矿薄膜。

基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

本发明所提供的制备方法使用的溶剂为特定的绿色环保且极低毒性的溶剂，对人体较为安全，避免了传统溶液法制备钙钛矿薄膜所用的溶剂，如N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等都存在明显甚至较高毒性，容易对从业者造成健康危害的问题，使得金属卤化物钙钛矿薄膜的制备过程更加绿色环保，对从业人员更加安全友好，并且有效避免了大量有毒溶剂对人员健康和生态环境的危害，更适合大面积制备下钙钛矿太阳电池产业化的绿色生产。