CN110350094A - 一种碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法 - Google Patents

一种碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法 Download PDF

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赵伟
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张克云
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Abstract

本发明公开了一种碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，涉及薄膜制备和材料表面改性技术领域，本发明利用碘单质在密闭容器内升华，生成含碘的气氛环境，使钙钛矿薄膜与碘分子发生作用，来同时提高钙钛矿薄膜的热稳定性和化学稳定性；可通过调节容器内碘单质的含量，改变气氛中碘分子的浓度；调节退火温度，控制碘单质的升华速率；还可以通过改变钙钛矿薄膜放入碘气氛环境中的时机，使碘分子在钙钛矿结晶的不同阶段发挥作用。

Description

一种碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法
技术领域：
本发明涉及薄膜制备和材料表面改性技术领域，具体涉及一种碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法。
背景技术：
有机-无机杂化铅卤钙钛矿电池具有转换效率高、工艺简单、成本低廉等优点，近几年得到了迅猛的发展。钙钛矿型太阳能电池有两大重要技术指标,即光电转换效率和稳定性。
经过近几年来的快速发展，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经不断攀升，达到与商业化电池媲美的水平，但是作为光吸收层核心材料的钙钛矿，在空气中的稳定性以及热稳定性较差，极大地限制了其大规模的应用。因此，探索提高钙钛矿薄膜的稳定性的工艺方法对实现钙钛矿电池的应用具有十分重要的现实意义。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种简单、易控的碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，能同时提高钙钛矿薄膜的热稳定性和化学稳定性。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，包括以下步骤：
(1)在手套箱中采用旋涂法，在表面有纳米二氧化钛薄膜的基底材料上制备钙钛矿薄膜，并在常温下晾干；
(2)准备聚四氟乙烯罐，将晾干后的钙钛矿薄膜固定于密闭聚四氟乙烯罐的顶部盖子上，涂有钙钛矿薄膜的一面冲下；
(3)在聚四氟乙烯罐底部放入含有碘单质的硅胶粉末，然后盖上盖子，将整个罐子放入恒温干燥箱中进行退火处理；
(4)退火处理结束后，待罐体冷却至室温，打开盖子，轻轻取下涂有钙钛矿薄膜的基底材料。
所述手套箱中的气氛是氩气。
所述钙钛矿薄膜为AMX3型有机-无机杂化铅卤钙钛矿薄膜。
所述AMX3选自CH3NH3PbI3、CH3NH3PbI3-XClX、CsPbI3中的一种。
所述退火温度为80-120℃。
所述退火时间为10-60min。
本发明的有益效果是：本发明利用碘单质在密闭容器内升华，生成含碘的气氛环境，使钙钛矿薄膜与碘分子发生作用，来同时提高钙钛矿薄膜的热稳定性和化学稳定性；可通过调节容器内碘单质的含量，改变气氛中碘分子的浓度；调节退火温度，控制碘单质的升华速率；还可以通过改变钙钛矿薄膜放入碘气氛环境中的时机，使碘分子在钙钛矿结晶的不同阶段发挥作用。
附图说明：
图1为本发明的制备工艺示意图；
图2为本发明不同含碘量气氛中退火制备的CH3NH3PbI3薄膜在空气中放置10天后及在180℃下放置30min后薄膜的实物图；
图3为本发明不同含碘量气氛：(a)手套箱；(b)50mg碘；(c)100mg碘；(d)150mg碘；(e)200mg碘；(f)300mg碘气氛中退火，制备的CH3NH3PbI3薄膜的X射线衍射图；
图4为本发明不同含碘量气氛中退火制备的CH3NH3PbI3薄膜在空气中放置10天后的X射线衍射图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。
实施例1
在手套箱中采用旋涂法，在表面有纳米二氧化钛薄膜的基底材料上制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜；将晾干后的钙钛矿薄膜固定于密闭100mL的聚四氟乙烯罐的顶部盖子上，涂有钙钛矿薄膜的一面冲下；在聚四氟乙烯罐底部放入10g含有50mg碘单质的硅胶粉末，然后盖上盖子，将整个罐子放入90℃恒温干燥箱中进行退火处理15min；退火处理结束后，待罐体冷却至室温，打开盖子，轻轻取下涂有钙钛矿薄膜的基底材料，即得到碘处理后的钙钛矿薄膜。
实施例2
在手套箱中采用旋涂法，在表面有纳米二氧化钛薄膜的基底材料上制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜；将晾干后的钙钛矿薄膜固定于密闭100mL的聚四氟乙烯罐的顶部盖子上，涂有钙钛矿薄膜的一面冲下；在聚四氟乙烯罐底部放入10g含有100mg碘单质的硅胶粉末，然后盖上盖子，将整个罐子放入90℃恒温干燥箱中进行退火处理15min；退火处理结束后，待罐体冷却至室温，打开盖子，轻轻取下涂有钙钛矿薄膜的基底材料，即得到碘处理后的钙钛矿薄膜。
实施例3
在手套箱中采用旋涂法，在表面有纳米二氧化钛薄膜的基底材料上制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜；将晾干后的钙钛矿薄膜固定于密闭100mL的聚四氟乙烯罐的顶部盖子上，涂有钙钛矿薄膜的一面冲下；在聚四氟乙烯罐底部放入10g含有150mg碘单质的硅胶粉末，然后盖上盖子，将整个罐子放入90℃恒温干燥箱中进行退火处理15min；退火处理结束后，待罐体冷却至室温，打开盖子，轻轻取下涂有钙钛矿薄膜的基底材料，即得到碘处理后的钙钛矿薄膜。
实施例4
在手套箱中采用旋涂法，在表面有纳米二氧化钛薄膜的基底材料上制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜；将晾干后的钙钛矿薄膜固定于密闭100mL的聚四氟乙烯罐的顶部盖子上，涂有钙钛矿薄膜的一面冲下；在聚四氟乙烯罐底部放入10g含有200mg碘单质的硅胶粉末，然后盖上盖子，将整个罐子放入90℃恒温干燥箱中进行退火处理15min；退火处理结束后，待罐体冷却至室温，打开盖子，轻轻取下涂有钙钛矿薄膜的基底材料，即得到碘处理后的钙钛矿薄膜。
实施例5
在手套箱中采用旋涂法，在表面有纳米二氧化钛薄膜的基底材料上制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜；将晾干后的钙钛矿薄膜固定于密闭100mL的聚四氟乙烯罐的顶部盖子上，涂有钙钛矿薄膜的一面冲下；在聚四氟乙烯罐底部放入10g含有300mg碘单质的硅胶粉末，然后盖上盖子，将整个罐子放入90℃恒温干燥箱中进行退火处理15min；退火处理结束后，待罐体冷却至室温，打开盖子，轻轻取下涂有钙钛矿薄膜的基底材料，即得到碘处理后的钙钛矿薄膜。
对照例
在手套箱中采用旋涂法，在表面有纳米二氧化钛薄膜的基底材料上制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜，并将薄膜在手套箱中于90℃下进行退火处理15min，退火处理结束后，即得到钙钛矿薄膜。
实施例6
在手套箱中采用旋涂法，在表面有纳米二氧化钛薄膜的基底材料上制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜；将晾干后的钙钛矿薄膜在手套箱中于90℃下退火处理5min；再将钙钛矿薄膜固定于密闭100mL的聚四氟乙烯罐的顶部盖子上，涂有钙钛矿薄膜的一面冲下；在聚四氟乙烯罐底部放入10g含有100mg碘单质的硅胶粉末，然后盖上盖子，将整个罐子放入90℃恒温干燥箱中进行退火处理10min；退火处理结束后，待罐体冷却至室温，打开盖子，轻轻取下涂有钙钛矿薄膜的基底材料，即得到碘处理后的钙钛矿薄膜。
实施例6采用了将钙钛矿薄膜在手套箱气氛中退火和在含碘气氛中退火相结合的方式。
从附图2可以看出，正常在手套箱中退火的钙钛矿薄膜在室温下放置10天或在180℃放置30min后已发生了明显的分解，出现典型的黄色碘化铅晶体；用低浓度(50mg、100mg)含碘气氛退火后的钙钛矿薄膜在室温下放置10天或在180℃放置30min后未发生明显的分解；而用高浓度含碘气氛(200mg、300mg)退火后的钙钛矿薄膜发生了明显的分解，出现典型的黄色碘化铅晶体，并且高浓度含碘气氛(300mg)退火后的钙钛矿薄膜出现大量的黄色碘化铅晶体。
从附图3和4可以看出，低浓度碘气氛中退火制备的钙钛矿薄膜在空气中放置一段时间，没有出现明显的碘化铅的特征峰，而在手套箱中正常退火制备的钙钛矿薄膜发生了少量的分解；而浓度过高的碘气氛会使钙钛矿薄膜发生分解，不利于其稳定性的保持。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
(1)在手套箱中采用旋涂法，在表面有纳米二氧化钛薄膜的基底材料上制备钙钛矿薄膜，并在常温下晾干；
(2)准备聚四氟乙烯罐，将晾干后的钙钛矿薄膜固定于密闭聚四氟乙烯罐的顶部盖子上，涂有钙钛矿薄膜的一面冲下；
(3)在聚四氟乙烯罐底部放入含有碘单质的硅胶粉末，然后盖上盖子，将整个罐子放入恒温干燥箱中进行退火处理；
(4)退火处理结束后，待罐体冷却至室温，打开盖子，轻轻取下涂有钙钛矿薄膜的基底材料。
2.根据权利要求1所述的碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，其特征在于：所述手套箱中的气氛是氩气。
3.根据权利要求1所述的碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，其特征在于：所述钙钛矿薄膜为AMX3型有机-无机杂化铅卤钙钛矿薄膜。
4.根据权利要求3所述的碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，其特征在于：所述AMX3选自CH3NH3PbI3、CH3NH3PbI3-XClX、CsPbI3中的一种。
5.根据权利要求1所述的碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，其特征在于：所述退火温度为80-120℃。
6.根据权利要求1所述的碘处理提高钙钛矿薄膜稳定性的方法，其特征在于：所述退火时间为10-60min。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110767812A (zh) * 2019-10-31 2020-02-07 南通大学 一种新型的增加钙钛矿薄膜寿命的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105870339A (zh) * 2016-04-18 2016-08-17 河北大学 一种提高纯度、减少针孔的钙钛矿薄膜的制备方法
CN106410035A (zh) * 2016-10-09 2017-02-15 华侨大学 一种三步旋涂制备钙钛矿薄膜的方法及其应用
CN107881472A (zh) * 2017-11-23 2018-04-06 鲁东大学 一种CsPbI3薄膜的制备方法
CN108493340A (zh) * 2018-03-27 2018-09-04 武汉理工大学 一种蒸气辅助制备钙钛矿太阳能电池的方法
CN108878655A (zh) * 2018-06-22 2018-11-23 北京协同创新研究院 一种纤维型钙钛矿太阳能电池及其制备方法与应用
CN109037459A (zh) * 2018-08-03 2018-12-18 辽宁工业大学 一种高纯度钙钛矿薄膜制备方法
WO2019080753A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 The University Of Hong Kong OPTOELECTRONIC DEVICES IN PERVSKITE MODIFIED BY A LIGAND

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105870339A (zh) * 2016-04-18 2016-08-17 河北大学 一种提高纯度、减少针孔的钙钛矿薄膜的制备方法
CN106410035A (zh) * 2016-10-09 2017-02-15 华侨大学 一种三步旋涂制备钙钛矿薄膜的方法及其应用
WO2019080753A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 The University Of Hong Kong OPTOELECTRONIC DEVICES IN PERVSKITE MODIFIED BY A LIGAND
CN111480244A (zh) * 2017-10-26 2020-07-31 香港大学 配体修饰的钙钛矿光电子设备
CN107881472A (zh) * 2017-11-23 2018-04-06 鲁东大学 一种CsPbI3薄膜的制备方法
CN108493340A (zh) * 2018-03-27 2018-09-04 武汉理工大学 一种蒸气辅助制备钙钛矿太阳能电池的方法
CN108878655A (zh) * 2018-06-22 2018-11-23 北京协同创新研究院 一种纤维型钙钛矿太阳能电池及其制备方法与应用
CN109037459A (zh) * 2018-08-03 2018-12-18 辽宁工业大学 一种高纯度钙钛矿薄膜制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘桂林等: "空穴传输层掺杂碘单质对钙钛矿太阳电池性能影响的研究", 《第五届新型太阳能电池学术研讨会》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110767812A (zh) * 2019-10-31 2020-02-07 南通大学 一种新型的增加钙钛矿薄膜寿命的方法

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