[发明专利]钙钛矿薄膜、无有机溶剂参与的钙钛矿薄膜制法及其应用

说明书

本发明揭示了一种钙钛矿薄膜、无有机溶剂参与的钙钛矿薄膜制法及其应用。所述无有机溶剂参与的钙钛矿薄膜制法，包括：将ABXsubgt;3/subgt;粉末均匀分散在基材表面上，所述ABXsubgt;3/subgt;中的Asupgt;+/supgt;包括MAsupgt;+/supgt;、FAsupgt;+/supgt;、Cssupgt;+/supgt;或Bisupgt;+/supgt;，Bsupgt;2+/supgt;包括Pbsupgt;2+/supgt;或Snsupgt;2+/supgt;，Xsupgt;‑/supgt;包括Clsupgt;‑/supgt;、Brsupgt;‑/supgt;或Isupgt;‑/supgt;；使碱性气体与所述ABXsubgt;3/subgt;粉末接触，从而使所述ABXsubgt;3/subgt;粉末溶解，并在所述基材表面形成均匀的离子液体液膜；去除所述离子液体液膜中的碱性气体，从而制得钙钛矿薄膜。本方法成膜过程可避免使用有机溶剂，利用气体的易挥发性，退火可将离子液体中的碱性气体快速除去，制备钙钛矿薄膜致密性得到提高，孔洞和针眼现象得到消除，钙钛矿薄膜晶体质量明显更优异。

技术领域

本发明属于光伏材料设计、制造及应用领域，具体涉及一种钙钛矿薄膜、无有机溶剂参与的钙钛矿薄膜制法及其应用。

背景技术

随着社会的发展，人类对能源需求量越来越高，以石油、煤炭和天然气等化石能源为基础的能源结构无法完全满足人类的需求。此外，化石能源为不可再生能源，储量有限、开发成本高且使用过程中会造成环境污染等因素，已不适合当今环保理念潮流。为了更好的解决能源问题，人们开发了许多清洁能源，如：风能、潮汐能、地热能、生物质能源、核能和太阳能等。其中，由于技术复杂性和费效比等原因，太阳能被认为是最有潜力及开发价值的新型清洁能源，利用太阳能电池发电被认为是最具前景的方法之一。

钙钛矿太阳能电池从2009年被日本科学家发现后，其光电转换效率在进十年有了飞速的增长。目前，实验室规格尺寸大小的钙钛矿太阳能电池的效率已达到25.6％，仅仅比单晶硅电池的效率低不到1％，所以钙钛矿太阳能电池有望尽快产业化发展。优异的钙钛矿薄膜质量是钙钛矿光电器件的性能保障，为了制备高质量的钙钛矿薄膜，通常将钙钛矿前驱体溶液旋涂、涂布或刮涂于导电基材，再经加热退火、真空抽气退火或反溶剂退火等方法进行制备。钙钛矿前驱体溶液通常需要使用到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲基亚砜(DMSO)等有机溶剂，这些溶剂存在沸点高，难以快速挥发等特点，使用上述退火方法无法迅速去除钙钛矿液膜中的溶剂，导致所制备的钙钛矿薄膜存在孔洞或针眼现象，钙钛矿晶体粒径普遍较小，这些现象在大面积钙钛矿薄膜制备过程中尤为明显。以上问题严重影响钙钛矿光伏器件的性能，限制其大规模商业化。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钙钛矿薄膜、无有机溶剂参与的钙钛矿薄膜制法及其应用，以克服现有技术中存在的不足。

为实现前述发明目的，本发明实施例采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种无有机溶剂参与的钙钛矿薄膜制法，包括：

将ABX₃粉末均匀分散在基材表面上，所述ABX₃中的A⁺包括MA⁺、FA⁺、Cs⁺或Bi⁺，B²⁺包括Pb²⁺或Sn²⁺，X^-包括Cl^-、Br^-或I^-；

使碱性气体与所述ABX₃粉末接触，从而使所述ABX₃粉末溶解，并在所述基材表面形成均匀的离子液体液膜；

去除所述离子液体液膜中的碱性气体，从而制得钙钛矿薄膜。