CN110634974A - 一种三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件及其制备方法，该光伏器件包括基底，所述基底上覆有BFO层，所述BFO层上覆有ITO层；所述BFO层为外延生长的BiFeO3‑δ薄膜。本发明巧妙地利用氧空位掺杂增加铁电层的吸光效率，利用上下电极功函差引起的内建电势协同铁电退极化场，有效地促进了光生电子空穴对的分离，提高了器件的光电转换性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件及其制备方法，属于无铅铁电光伏器件技术领域。
背景技术
最近，具有钙钛矿结构的半导体铁电氧化物受到了极大的关注，因为它们可以用作光活性层，受到了类似卤化铅钙钛矿的PCE（高达23.7％）的快速增加的启发。全氧化物无机铁电光伏（PV）有助于克服当前光伏技术中最持久的挑战：提高功率转换效率（PCE），并通过稳定和环保的元件降低成本，推测可能获得超出Shockley-Queisser限制的PCE。值得注意的是，这种金属氧化物具有在环境条件下稳定性高、制备成本低等优点。然而，大多数具有钙钛矿结构的常规铁电氧化物通常在紫外能量范围内吸收（带隙E g ≈ 3-4eV，远离最大PCE的理想值~1.4 eV），并且在空气环境中一个太阳光照下只有非常低的光电流（1 < µA/cm2）。调整该材料的带隙，是提高PCE的最有效的方式。
BiFeO3 (BFO)可以用作铁电光伏器件中的光活性层。准立方[111]方向（90 µC/cm2）具有高饱和极化，并且具有2.7eV的相对窄的带隙。另外，具有相对高的折射率，增强了光限制，因此增加了光吸收。获得性能良好的铁电半导体材料是得到一个好的光伏器件的第一步，除此以外还需要将铁电材料、电极、基底很好的集成起来，这恰恰是一个比较困难的事情。高电导铁电材料为获得高的光电流铺平了道路，但是高电导的出现却降低了光电压，使铁电材料在光伏器件中的使用受到限制。因此，要使铁电材料在光伏器件中更好的应用，必须克服铁电材料电导和光电压相互矛盾的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件，该器件选择具有氧空位掺杂的、外延生长的BiFeO3-δ为铁电材料，通过巧妙的设计电极材料，将铁电材料、电极和基底很好的集成起来，利用铁电退极化场与因电极功函之差引起的内建电势之间的协同作用，促进了器件中光生电子空穴对的分离和高效收集，增强了该器件的光电流响应，克服了铁电材料电导和光电压相互矛盾的问题。
本发明还提供了上述光伏器件的制备方法，该方法通过高分子辅助法外延制备窄带隙、氧空位掺杂的BiFeO3-δ铁电薄膜，通过脉冲激光沉积法制备电极，该方法成本低、便于工业化生产，解决了产业界梦寐以求的诉求。
到目前为止，尚未见如本发明这样结构和制备方法的器件的报道，现有技术中报道的多是非半导化的铁电光伏器件，本发明属于首创。下面对于本发明技术方案进行详细介绍。
一种三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件，该光伏器件包括基底，所述基底上覆有BFO层，所述BFO层上覆有ITO层；所述BFO层为外延生长的BiFeO3-δ薄膜。
进一步的，所述BFO层为具有氧空位掺杂的、外延生长的BiFeO3-δ薄膜，其带隙窄，即具有铁电性又具有很好的半导体输运特性，该BFO层的厚度为80-110 nm。
进一步的，所述基底为（100）取向的导电单晶Nb:SrTiO3，简称NSTO。
进一步的，所述ITO层为透明电极层，其厚度为100-600 nm。
本发明还提供了上述三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件的制备方法，该方法先通过高分子辅助法外延制备窄带隙、氧空位掺杂的BiFeO3-δ铁电薄膜，再通过脉冲激光沉积法在BiFeO3-δ铁电薄膜上制备电极。所谓高分子辅助法是指在制备薄膜的前驱体溶液中加入高分子，在高分子的辅助下使薄膜外延生长。高分子辅助法可以较低成本、大面积生产和制备薄膜。若能采用高分子辅助法外延制备本专利所设计铁电光伏器件，将是工业生产的幸事。
进一步的，本发明制备方法包括以下步骤：
（1）采用高分子辅助法，在基底上外延生长BFO薄膜，得到BFO/基底；
（2）采用脉冲激光沉积法用ITO靶材在步骤（1）得到的BFO/基底上沉积ITO，形成ITO/BFO/基底；
（3）将步骤（2）得到的ITO/BFO/基底在氮气气氛、300-600℃下进行快速热处理（RTA），得三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件。
进一步的，在基底上生长BFO薄膜前，先对基底进行清洁处理。
进一步的，BFO薄膜的制备方法如下：
a. 按摩尔比Bi：Fe =1：1称取硝酸铋和硝酸铁，将它们与调节剂、混合溶剂搅拌混合均匀，配制BiFeO3浓度为0.2 mol/L ~ 0.3 mol/L的前驱体溶液；
b.将基底放入匀胶机中，湿度控制在11-20%，温度控制在60-80℃，然后将前驱体溶液涂在基底上，采用旋涂法制备单层薄膜；制备第一层薄膜时，以6000-7000rpm的速度甩膜，甩膜时间为1.5-2分钟；制备第2-3层膜时，以4000-5000rpm的速度甩膜，甩膜时间为0.5-1分钟；制备其他层薄膜时，以5000-6000rpm的速度甩膜，甩膜时间为1-2分钟；
c.单层薄膜涂好后，将样品在250-300oC下热处理5-10分钟，然后在石英管式炉中进行退火，退火程序为：保持炉内的N2流量为0.1-1 L/min，先从室温以1-5℃/min的速率升至350-480℃，保温30-60min，再以10-40℃/min的速率升至510-680℃，保温30-60min，待炉温自然冷却至室温后将基底取出；
d.重复步骤b和c，采用层层退火工艺制备每层薄膜，直至最终薄膜厚度为80~110 nm，得到BFO /基底。
进一步的，制备BFO薄膜时，所述调节剂为聚乙二醇20000、聚乙二醇400和柠檬酸的混合物，铁酸铋、聚乙二醇20000、聚乙二醇400、柠檬酸的摩尔比为1：0.005-0.015%：0.005-0.015%：0.5-1.5。调节剂的一个作用是调整前驱体溶液的粘度，最终前驱体溶液的粘度为2- 4 mPa·s，另一个作用是辅助外延生长。
进一步的，制备BFO薄膜时，所述混合溶剂为冰乙酸、乙二醇和乙二醇甲醚的混合物，其中铋盐与冰乙酸的摩尔比为1:5-8，乙二醇和乙二醇甲醚的体积比为1:1，乙二醇和乙二醇甲醚的用量使前驱体溶液具有所要求的浓度。
进一步的，硝酸铋、硝酸铁、调节剂和混合溶剂的加入顺序可以随意选择，例如可以先将硝酸铋与冰乙酸混合，升温形成均匀溶液，然后再加入硝酸铁、调节剂和另两种溶剂；也可以先将各溶剂混合，向混合溶剂中先加入硝酸铋，混合均匀，然后再加入硝酸铁、调节剂。
进一步的，制备BFO薄膜时，硝酸铋、硝酸铁按照1:1的摩尔比加入，因为本发明BiFeO3-δ为外延生长，因此不会存在铋的缺失，铋盐无须过量加入。
进一步的，调节剂的选择和用量、前驱体溶液的浓度、甩膜的湿度、甩膜的条件、退火工艺条件是保证BFO薄膜高质量外延生长的关键。而退火时采用氮气气氛，是实现氧空位掺杂的关键。
优选的，制备BFO薄膜时，BiFeO3浓度为0.24 mol/L。
优选的，制备BFO薄膜时，第一层薄膜以6500rpm的速度甩膜，时间为2分钟；第2-3层膜以4500rpm的速度甩膜，时间为1分钟；其他层膜以5500rpm的速度甩膜，时间为1分钟。
优选的，制备BFO薄膜时，单层薄膜涂好后，将样品在280℃下热处理5分钟，然后在石英管式炉中进行退火，退火程序为：保持炉内的N2流量为0.6L/min，先从室温以5℃/min的速率升至450℃，保温30min，再以40℃/min的速率升至650℃，保温30min，待炉温自然冷却至室温后将基底取出。
进一步的，步骤（3）中，脉冲激光沉积时，将BFO/基底和ITO靶材放入脉冲激光沉积设备的真空腔中，抽真空至真空度达到4×10-5 Torr以下，调节真空腔的温度为100~180℃，旋转BFO/基底和ITO靶材，调整氧气压为1×10-2～6×10-2Torr、靶材上的激光能量密度为2-3 J/cm2。
进一步的，步骤（4）中，将沉积得到的ITO膜在氮气氛中，300-600℃下进行快速RTA热处理，处理时间为10-15分钟，以使ITO层进一步结晶。
本发明的有益效果为：
1. 本发明巧妙地利用氧空位掺杂增加铁电层的吸光效率，利用上下电极功函差引起的内建电势协同铁电退极化场，有效地促进了光生电子空穴对的分离，提高了器件的光电转换性能。
2. 本发明通过高分子辅助法在(100) Nb:SrTiO3基底上制备了高结晶质量/窄带隙的外延BiFeO3-δ薄膜，在电极的作用下，有效提高了可见光吸收，减小了载流子的复合，改善了光电响应，增强了光电流和光电压。
3. 本发明BiFeO3-δ薄膜采用高分子辅助法制备，该方法实施对实验设备要求不高，原料化学计量比可精确控制，工艺操作简单方便，易于生产。
附图说明
图1 为本发明三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件的结构示意图。
图2 为本发明实施例1制得的BFO/NSTO结构的XRD测试图谱。
图3为实施例1制得的三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件在光照下的J - V曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，所举实施例仅起到解释的作用，并不对本发明产生限制。
实施例1
一、基底清洁
用中性洗涤剂洗涤Nb:STO基底材料，然后用去离子水漂洗，然后将基底材料依次置于丙酮、无水乙醇和去离子水中各个流程超声清洗15分钟后用高纯氮气吹干。
二、BFO层制备
1）配制前驱体溶液
将Bi(NO3)3∙5H2O固体粉末加入到冰乙酸(CH3COOH)中（Bi：冰乙酸摩尔比为1：8），在磁力搅拌器上持续搅拌8 h，并保持温度为40-50℃，直至溶液呈透明溶液，将与Bi(NO3)3∙5H2O等摩尔量的Fe(NO3)3∙9H2O加入到以上溶液中，并在磁力搅拌器上持续搅拌2h，直至其中的Fe(NO3)3∙9H2O完全溶解后。然后按照铁酸铋：聚乙二醇20000：聚乙二醇400：柠檬酸=1：0.01%：0.01%：1的摩尔比加入聚乙二醇20000、聚乙二醇400和柠檬酸，最后加入等体积比的乙二醇和乙二醇甲醚将溶液稀释到BiFeO3的浓度为0.24 mol/L，经充分搅拌后超滤杯过滤，得到棕色纯净透明的前驱体溶液备用，该前驱体溶液的粘度为3 mPa·s。
2）匀胶机甩膜
将(100) Nb:SrTiO3衬底放入匀胶机中，保持湿度范围在14-17%，温度控制在80℃，然后将前驱体溶液涂在衬底上，通过旋涂法制备单层薄膜；其中，第一层薄膜以6500rpm的速度甩膜，时间为2分钟，膜厚在12-17 nm左右；第2-3层膜以4500rpm的速度甩膜，时间为1分钟，膜厚在23-26 nm左右，其他层膜以5500rpm的速度甩膜，时间为1分钟，保证膜厚在17-21nm左右；
3）热处理
单层薄膜涂好后，将衬底在250-300oC下低温热处理5-10分钟，然后放入石英管式炉中，先从室温以5oC/min的速率升至450 oC，保温30 min；再以40℃/min的速率升至650℃，保温30 min；炉内的N 2流量为0.6 L/min；待炉温自然冷却至室温后取出样品；
4）重复上述二、三的步骤多次，得到膜厚为104 nm左右的BiFeO3-δ 铁电半导体薄膜。
三、ITO层制备
1）将BFO/NSTO放置于样品台上作为基底，将ITO靶材放置于靶台上，样品台和靶台放入脉冲激光沉积设备的真空腔中，靶台与样品台间距为50mm，抽真空至真空度达到4×10-5Torr以下，衬底温度为180 ℃，开启样品台和靶台旋转，自转速度分别为10 r/min和5r/min；
2）向真空腔中通入氧气，调整氧气压为（1-6）×10 -2 Torr，调整激光能量为2-3 J/cm2，激光器以10 pps的重复频率运行持续时间为5 ns的脉冲，每个样本上的脉冲数为9000，形成厚度为400 nm左右，粗糙度~8 nm 的ITO透明电极层，得到ITO/BFO/NSTO；
3）将上一步得到的ITO/BFO/NSTO在氮气氛中，400℃温度下进行快速RTA热处理10分钟，使ITO层进一步结晶，形成多晶ITO薄膜层，即得到三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件。
对该实例制备的器件中的BFO层进行XRD表征，如图2所示，发现BFO有很好的外延生长，且BFO结晶性良好。
采用10 V电压对器件极化300s，使其产生自发极化。采用模拟太阳光（AM1.5G，100mW cm-2）垂直照射器件，测试器件在光照条件下的电流电压性能，结果如图3所示。从图3可以看出，器件的开路电压为0.92 V，短路电流为5.8 mA/cm2，光电转化效率达到2%。
实施例2
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFO层时，热处理过程中炉内的N 2流量为0.1 L/min。
所得器件中的BFO有很好的外延生长，且BFO层结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.74 V，短路电流为5.2 mA/cm2，光电转化效率达到1.4%。
实施例3
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFO层时，第一层薄膜以7000rpm的速度甩膜，时间为2分钟；第2-3层膜以5000rpm的速度甩膜，时间为1分钟，其他层膜以6000rpm的速度甩膜，时间为1分钟。
所得器件中的BFO有很好的外延生长，且BFO层结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.85 V，短路电流为5.6 mA/cm2，光电转化效率达到1.8%。
实施例4
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFO层时，第一层薄膜以6000rpm的速度甩膜，时间为2分钟；第2-3层膜以4000rpm的速度甩膜，时间为1分钟，其他层膜以5000rpm的速度甩膜，时间为1分钟。
所得器件中的BFO有很好的外延生长，且BFO层结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.89 V，短路电流为5.4 mA/cm2，光电转化效率达到1.78%。
实施例5
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFO层时，热处理过程中炉内的N 2流量为1 L/min。
所得器件中的BFO有很好的外延生长，且BFO层结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.9 V，短路电流为5.5 mA/cm2，光电转化效率达到1.88%。
实施例6
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：BFO前驱体溶液的配置：将Bi(NO3)3∙5H2O固体粉末加入到冰乙酸(CH3COOH)中（Bi：冰乙酸摩尔比为1：5），在磁力搅拌器上持续搅拌8h，并保持温度为45-50℃，直至溶液呈透明溶液，将Fe(NO3)3∙9H2O加入到该溶液中，并在磁力搅拌器上持续搅拌至其中的Fe(NO3)3∙9H2O完全溶解后持续搅拌2h，然后按照铁酸铋：聚乙二醇20000：聚乙二醇400：柠檬酸=1：0.015%：0.015%：1.5的摩尔比加入聚乙二醇20000，聚乙二醇400和柠檬酸，最后加入等体积比的乙二醇和乙二醇甲醚将溶液稀释到BiFeO3的浓度为0.2 mol/L，经充分搅拌后超滤杯过滤，得到棕色纯净透明的前驱体溶液备用，该前驱体溶液的粘度略小于3 mPa·s。
所得器件中的BFO有很好的外延生长，且BFO层结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.72 V，短路电流为5.1 mA/cm2，光电转化效率达到1.29%。
实施例7
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：BFO前驱体溶液的配置：将Bi(NO3)3∙5H2O固体粉末加入到冰乙酸(CH3COOH)中（Bi：冰乙酸摩尔比为1：5），在磁力搅拌器上持续搅拌8h，并保持温度为45-50℃，直至溶液呈透明溶液，将Fe(NO3)3∙9H2O加入到该溶液中，并在磁力搅拌器上持续搅拌至其中的Fe(NO3)3∙9H2O完全溶解后持续搅拌2h，然后按照铁酸铋：聚乙二醇20000：聚乙二醇400：柠檬酸=1：0.005%：0.005%：0.5的摩尔比加入聚乙二醇20000，聚乙二醇400和柠檬酸，最后加入等体积比的乙二醇和乙二醇甲醚将溶液稀释到BiFeO3的浓度为0.3 mol/L，经充分搅拌后超滤杯过滤，得到棕色纯净透明的前驱体溶液备用，该前驱体溶液的粘度略小于3 mPa·s。
所得器件中的BFO有很好的外延生长，且BFO层结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.71 V，短路电流为4.8 mA/cm2，光电转化效率达到1.23%。
实施例8
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：激光沉积ITO层时，衬底温度控制在100 oC。
所得器件中的BFO有很好的外延生长，且BFO层结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.91 V，短路电流为5.1 mA/cm2，光电转化效率达到1.58%。
实施例9
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备ITO层时，在300℃温度下进行快速RTA热处理10分钟。
所得器件中的BFO有很好的外延生长，且BFO层结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.9 V，短路电流为5.2 mA/cm2，光电转化效率达到1.54%。
实施例10
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFO层时，热处理过程为：将衬底在250-300oC下低温热处理5-10分钟，然后放入石英管式炉中，先从室温以1oC/min的速率升至350oC，保温60 min；再以10℃/min的速率升至510℃，保温60 min；炉内的N 2流量为0.6 L/min；待炉温自然冷却至室温后取出样品。
所得器件中的BFO有很好的外延生长，且BFO层结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.83V，短路电流为5.4mA/cm2，光电转化效率达到1.56%。
对比例1
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFO层时，将甩膜的湿度控制在20%-25%。
所得器件中的BFO层非外延生长，结晶性尚好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.42 V，短路电流为2.2 mA/cm2，光电转化效率为0.25%。
对比例2
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：BFO前驱体溶液的配置方法如下：将Bi(NO3)3∙5H2O固体粉末加入到冰乙酸(CH3COOH)中（Bi：冰乙酸摩尔比为1：8），在磁力搅拌器上持续搅拌8h，并保持温度为50℃，直至溶液呈透明溶液，将Fe(NO3)3∙9H2O加入到该溶液中，并在磁力搅拌器上持续搅拌2h，直至其中的Fe(NO3)3∙9H2O完全溶解。完全溶解后再加入聚乙烯醇调整溶液粘度，最后加入等体积比的乙二醇和乙二醇甲醚将溶液稀释到BiFeO3的浓度为0.24 mol/L，经充分搅拌后超滤杯过滤，得到棕色纯净透明的前驱体溶液备用，该前驱体溶液的粘度为3 mPa·s。
所得器件的BFO层非外延生长，BFO结晶性尚好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.36 V，短路电流为2.3 mA/cm2，光电转化效率为0.23%。
对比例3
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备ITO层薄膜时，不对ITO层进行快速RTA热处理。
所得器件中的BFO层有很好的外延生长，且BFO结晶性良好，但是ITO层结晶程度较差。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.44 V，短路电流为3.3 mA/cm2，光电转化效率为0.42%。
对比例4
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFO层时，热处理过程中炉内的气氛由氮气换为氧气。
所得器件的BFO层有很好的外延生长，BFO层和ITO层都结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.85 V，短路电流为2×10-3mA/cm2，光电转化效率为4.7×10-6。
Claims (10)
1.一种三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件，包括基底，其特征是：所述基底上覆有BFO层，所述BFO层上覆有ITO层；所述BFO层为外延生长的BiFeO3-δ薄膜。
2.根据权利要求1所述的三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件，其特征是：BFO层的厚度为80-110 nm。
3.根据权利要求1所述的三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件，其特征是：所述基底为（100）取向的导电单晶Nb:SrTiO3；ITO层的厚度为100-600 nm。
4.一种三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）采用高分子辅助法，在基底上外延生长BFO薄膜，得到BFO/基底；
（2）采用脉冲激光沉积法用ITO靶材在步骤（1）得到的BFO/基底上沉积ITO，形成ITO/BFO/基底；
（3）将步骤（2）得到的ITO/BFO/基底在氮气气氛、300-600℃下进行快速热处理，得三明治结构全氧化物无铅铁电光伏器件。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：BFO薄膜的制备方法为：
a. 按摩尔比Bi：Fe =1：1称取硝酸铋和硝酸铁，将它们与调节剂、混合溶剂搅拌混合均匀，配制BiFeO3浓度为0.2 mol/L ~ 0.3 mol/L的前驱体溶液；
b.将基底放入匀胶机中，湿度控制在11-20%，温度控制在60-80℃，然后将前驱体溶液涂在基底上，采用旋涂法制备单层薄膜；制备第一层薄膜时，以6000-7000rpm的速度甩膜，甩膜时间为1.5-2分钟；制备第2-3层膜时，以4000-5000rpm的速度甩膜，甩膜时间为0.5-1分钟；制备其他层薄膜时，以5000-6000rpm的速度甩膜，甩膜时间为1-2分钟；
c.单层薄膜涂好后，将样品在250-300oC下热处理5-10分钟，然后在石英管式炉中进行退火，退火程序为：保持炉内的N2流量为0.1-1 L/min，先从室温以1-5℃/min的速率升至350-480℃，保温30-60min，再以10-40℃/min的速率升至510-680℃，保温30-60min，待炉温自然冷却至室温后将基底取出；
d.重复步骤b和c，采用层层退火工艺制备每层薄膜，直至最终薄膜厚度为80~110 nm，得到BFO /基底。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：制备BFO薄膜时，所述调节剂为聚乙二醇20000、聚乙二醇400和柠檬酸的混合物，铁酸铋、聚乙二醇20000、聚乙二醇400、柠檬酸的摩尔比为1：0.005-0.015%：0.005-0.015%：0.5-1.5。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：制备BFO薄膜时，所述混合溶剂为冰乙酸、乙二醇和乙二醇甲醚的混合物，其中铋盐与冰乙酸的摩尔比为1:5-8，乙二醇和乙二醇甲醚的体积比为1:1，乙二醇和乙二醇甲醚的用量使前驱体溶液具有所要求的浓度。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：制备BFO薄膜时，BiFeO3浓度为0.24 mol/L。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：优选的，制备BFO薄膜时，第一层薄膜以6500rpm的速度甩膜，时间为2分钟；第2-3层膜以4500rpm的速度甩膜，时间为1分钟；其他层膜以5500rpm的速度甩膜，时间为1分钟；
优选的，制备BFO薄膜时，单层薄膜涂好后，将样品在280℃下热处理5分钟，然后在石英管式炉中进行退火，退火程序为：保持炉内的N2流量为0.6L/min，先从室温以5℃/min的速率升至450℃，保温30min，再以40℃/min的速率升至650℃，保温30min，待炉温自然冷却至室温后将基底取出。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：步骤（3）中，脉冲激光沉积时，将BFO/基底和ITO靶材放入脉冲激光沉积设备的真空腔中，抽真空至真空度达到4×10-5 Torr以下，调节真空腔的温度为100~180 ℃，旋转BFO/基底和ITO靶材，调整氧气压为1×10-2～6×10-2Torr、靶材上的激光能量密度为2-3 J/cm2。
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