[发明专利]一种钙钛矿薄膜缺陷的钝化方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿薄膜缺陷的钝化方法，属于光电器件技术领域。本发明在钙钛矿前驱液中添加ZIF‑67，其规则的支架结构可使钙钛矿微晶在结晶的初始阶段有序排列，从而有效调控薄膜生长，减少晶界。此外，ZIF‑67释放部分Co离子填补铅空位，与卤素离子形成强健结合，可以有效减少钙钛矿薄膜的缺陷态形成，降低载流子传输过程中的非辐射复合损耗，提高载流子寿命近1.7倍，具有很强的实用性。

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，具体涉及一种钙钛矿薄膜缺陷的钝化方法。

背景技术

近年来，钙钛矿材料因其优异的长载流子寿命、长载流子扩散长度、高光吸收系数、低温溶液可处理能力等光电学性能而受到广泛关注，因此，钙钛矿材料被认为是高性能光电探测器和太阳能电池的重要候选者。然而，钙钛矿薄膜的短期稳定性极大阻碍了其实际应用。稳定性差的问题主要是由于在钙钛矿多晶薄膜的晶界处存在高密度的缺陷态，这些缺陷态会吸附水、氧，引发钙钛矿的降解，如果存在晶间裂纹，水、氧则会迅速扩散到钙钛矿晶粒中，进一步加速钙钛矿降解。此外，晶界主要由表面缺陷和陷阱组成，由于陷阱辅助的载流子非辐射复合，进一步降低器件的性能。因此，抑制钙钛矿薄膜的缺陷态，提高钙钛矿的稳定性是推进钙钛矿薄膜器件实际应用的关键技术。

发明内容

针对现有技术中存在的一些不足，本发明提供了一种钙钛矿薄膜缺陷的钝化方法。本发明在钙钛矿前驱液中添加ZIF-67，调控薄膜生长，提高结晶质量。此外，ZIF-67会释放部分金属离子钝化空位缺陷，提高薄膜性能及稳定性。

本发明提供了一种钙钛矿薄膜缺陷的钝化方法，所述方法包括：通过在钙钛矿前驱液里面添加ZIF-67，来钝化所制备的钙钛矿薄膜的缺陷。

进一步的，所述钙钛矿薄膜包括：钙钛矿本体和ZIF-67。所述钙钛矿本体为ABX₃，其中A可为甲胺阳离子(MA⁺)、甲眯阳离子(FA⁺)、铯阳离子(Cs⁺)，B可为铅阳离子(Pb²⁺)、锡阳离子(Sn²⁺)，X可为氯阴离子(Cl^-)、溴阴离子(Br^-)、碘阴离子(I^-)。

进一步的，所述方法包括如下步骤：

步骤1、配置钙钛矿前驱液，将AX与BX₂粉末按照摩尔比1:1混合，溶于N-N二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶液中(体积比为4:1～9:1),形成0.4～1.3mol/L的钙钛矿前驱液；

步骤2、配置ZIF-67掺杂的钙钛矿前驱液，将ZIF-67粉末添加到钙钛矿前驱液当中，形成掺杂浓度为0.5～8mg/ml的ZIF-67掺杂的钙钛矿前驱液；

步骤3、提供经过处理的基底；

步骤4、采用抗溶剂旋涂的方式制备ZIF-67掺杂的钙钛矿薄膜；

步骤5、70～80℃退火1～3分钟，100～120℃退火10～30分钟，得到高质量的钙钛矿薄膜。

进一步的，步骤3中，所述的基底可为：ITO导电玻璃或FTO导电玻璃。

进一步的，步骤3中，所述基底的处理步骤包括：

步骤A1、依次使用丙酮、无水乙醇和去离子水对基底进行超声清洗，去除衬底表面的油污及杂质，每次超声时间为5～8分钟；

步骤A2、氮气吹掉透明导电基底上面的水珠；

步骤A3、干燥箱60～80℃烘干；

步骤A4、等离子体或臭氧清洗10～20分钟，增加基底表面亲水性。

本发明的有益效果是：