CN111740017A - 一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，配制钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液；在干净的基底表面滴加钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液，开始旋涂，待钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液均匀覆盖在基底表面后，滴加钙钛矿反溶剂，继续旋涂；旋涂完成后在其表面附上一层保护膜以减缓溶剂挥发，对基底加热退火，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。本发明在制备钙钛矿吸光层过程中，采用钙钛矿和共轭有机分子混合材料配以表面保护膜协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线，可得到具有互穿网络结构和大晶粒尺寸的钙钛矿薄膜。

Description

一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法。
背景技术
钙钛矿材料原指CaTiO3材料，后科学家将与CaTiO3具有相同晶体结构的材料统称为钙钛矿材料，通式为ABX3。有机-无机杂化钙钛矿材料因带隙可调、吸光系数高以及光电转换效率高等优点而成为了一种极具潜力的半导体材料。
对于钙钛矿纳米材料制备方法的研究由来已久，例如，中国专利201310257024.0和201310651418.4是采用溶液法的两步旋涂法制备钙钛矿纳米晶薄膜；中国专利201410244599.3是采用溶液法的一步旋涂法制备钙钛矿纳米晶薄膜；中国专利201410295658.X是采用真空热蒸发的方法制备钙钛矿纳米晶薄膜。
CN201510318828.6提供了一种钙钛矿纳米线、光电探测器和太阳能电池的制备及应用，其中钙钛矿纳米线的制备方法包括：（1）将碘化甲胺和卤化铅溶于二甲基甲酰胺中，制成铅卤钙钛矿前驱液；（2）将基底紫外臭氧处理至少30 min，以增强基底表面的亲水性；（3）将基底的一端边缘粗糙化，将铅卤钙钛矿前驱液滴涂或者喷涂到基底上；然后将粗糙化后的边缘端垫高，使基底与水平面呈夹角，静置，再加热基底即可得到铅卤钙钛矿纳米线。
现有技术的方法都是单独制备钙钛矿纳米晶或钙钛矿纳米线，尚无协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线的报道。
发明内容
为了克服现有技术无法协同制备钙钛矿纳米晶和纳米线的问题，本发明提供了一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，在制备钙钛矿吸光层过程中，采用钙钛矿和共轭有机分子混合材料配以表面保护膜协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线，可得到具有互穿网络结构和大晶粒尺寸的钙钛矿薄膜。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其步骤如下：
步骤1：分别配制钙钛矿前驱液和共轭有机分子溶液，二者共混得到钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液；
步骤2：在干净的基底表面滴加步骤1的钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液，开始旋涂，待钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液均匀涂覆在基底表面后，滴加钙钛矿反溶剂，继续旋涂；旋涂完成后在其表面附上一层保护膜以减缓溶剂挥发，对基底加热退火，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
所述钙钛矿前驱液浓度为0.6-1.4 M，钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液中共轭有机分子的质量分数为0.1-10 wt%；
进一步地，步骤2所述钙钛矿的通式为ABX3，其中A为CH3NH2 (MA)、NH2=CHNH2 (FA)、C4H9NH2、Cs、Rb、K等中的任意一种或几种，B为Pb、Sn、Ge等中的至少一种，X为Cl、Br、I等中的任意一种或几种以及其他满足ABX3通式的钙钛矿材料。
进一步地，步骤2所述共轭有机分子为离子液体、光敏染料和具有两个以上双键（或三键）以单键相联结的结构的分子以及其他满足共轭结构的有机分子。
进一步地，步骤2所述共轭有机分子为7, 7, 8, 8-四氰基对苯二醌二甲烷、苯醌、1-丁基-3-甲基-咪唑溴盐、N719染料、酞菁铜、酞菁锌、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺银、吡咯并吡咯二酮、四硫富瓦烯（TTF）、萘二酰亚胺或萘酰亚胺中的一种。
进一步地，步骤2所述钙钛矿反溶剂为氯苯、二氯苯、甲苯、乙醚、石油醚、异丙醚、苯甲醚、茴香醚、二氯甲烷、氯仿、正己烷、乙酸乙酯、乙醇、2-丁醇、异丙醇、仲丁醇、仲戊醇以及其他满足上述要求的有机溶剂。
进一步地，步骤2所述保护膜可以为聚丙烯（PP）薄膜、聚碳酸酯（PE）薄膜、聚酰亚胺（PI）薄膜、聚醚酰亚胺（PEI）薄膜、OPP薄膜、聚氯乙烯（PVC）薄膜、PET薄膜、胶带、聚酰亚胺胶带、石墨烯薄膜以及其他满足上述要求的表面保护膜。
进一步地，步骤2所述基底为玻璃、FTO、ITO、柔性ITO、PEN、PET、硅片、钛片、铝箔以及其他满足上述要求的基底。
进一步地，本发明还提供上述方法得到的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜在太阳能电池、发光二极管或光电探测器中以及其他类似器件的应用。特别地，将其应用于钙钛矿太阳能电池吸光层。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明在制备钙钛矿吸光层过程中，采用钙钛矿和共轭有机分子混合材料配以表面保护膜协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线，可得到具有互穿网络结构和大晶粒尺寸的钙钛矿薄膜，并促进光生载流子在所制备的钙钛矿薄膜水平以及垂直两个方向上的传输，同时能有效减少其复合，最终提升基于协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜所制备器件的光伏性能。
附图说明
图1为本发明协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜的过程示意图；
图2为对比例制备的钙钛矿薄膜表面SEM形貌；
图3为实施例1制备的协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜表面SEM形貌；
图4为实施例2制备的协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜表面SEM形貌；
图5为实施例3制备的协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜表面SEM形貌；
图6为对比例制备的钙钛矿薄膜和实施例3制备的协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜在太阳能电池应用中的J-V性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于如下的实施例。
一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其步骤如下：
步骤1：选用钙钛矿的通式为ABX3，其中A为CH3NH2 (MA)、NH2=CHNH2 (FA)、C4H9NH2、Cs、Rb、K等中的任意一种或几种，B为Pb、Sn、Ge等中的至少一种，X为Cl、Br、I等中的任意一种或几种以及其他满足ABX3通式的钙钛矿材料。选用的共轭有机分子为离子液体、光敏染料和具有两个以上双键（或三键）以单键相联结的结构的分子以及其他满足共轭结构的有机分子。配制浓度为0.6-1.4 M钙钛矿前驱液，配制质量分数为0.1-10 wt%共轭有机分子溶液，二者共混得到钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液；
步骤2：在干净的基底（玻璃、FTO、ITO、柔性ITO、PEN、PET、硅片、钛片、铝箔以及其他满足上述要求的基底）表面滴加步骤1的钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液，开始旋涂，待钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液均匀涂覆在基底表面后，滴加有机溶剂（氯苯、二氯苯、甲苯、乙醚、石油醚、异丙醚、苯甲醚、茴香醚、二氯甲烷、氯仿、正己烷、乙酸乙酯、乙醇、2-丁醇、异丙醇、仲丁醇、仲戊醇以及其他满足上述要求的有机溶剂）作为钙钛矿反溶剂，继续旋涂；旋涂完成后在其表面附上一层保护膜（聚丙烯（PP）薄膜、聚碳酸酯（PE）薄膜、聚酰亚胺（PI）薄膜、聚醚酰亚胺（PEI）薄膜、OPP薄膜、聚氯乙烯（PVC）薄膜、PET薄膜、胶带、聚酰亚胺胶带、石墨烯薄膜以及其他满足上述要求的表面保护膜）以减缓溶剂挥发，对基底加热退火，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在底部基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
对比例
采用一步旋涂法制备钙钛矿薄膜，具体步骤如下：
步骤1：配制0.8 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用二甲基亚砜（DMSO）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液；
步骤2：将步骤1的钙钛矿前驱液铺展于FTO/TiO2基底表面，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30 s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL氯苯反溶剂，旋涂结束后，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃下加热退火60 min，得到对比例钙钛矿薄膜（见图2）。
图2为对比例制备的钙钛矿薄膜表面SEM形貌；从表面SEM形貌可知，钙钛矿纳米晶完全覆盖FTO/TiO2基底，晶粒尺寸介于600 nm和1.2 μm之间。
实施例1
步骤1：配制0.8 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，钙钛矿前驱液中掺入质量分数为0.5 wt%的7, 7, 8, 8-四氰基对苯二醌二甲烷（TCNQ）；
步骤2：在干净的FTO/TiO2基底表面滴加步骤1的钙钛矿和TCNQ混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL氯苯反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层PE保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在FTO/TiO2基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜（见图3）。
图3为实施例1制备的协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜表面SEM形貌；从表面SEM形貌可知，钙钛矿纳米晶和纳米线尺寸比较大，但钙钛矿纳米晶数量多于纳米线，未完全覆盖FTO/TiO2基底。
实施例2
步骤1：配制0.8 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为8 wt%的苯醌；
步骤2：在干净的FTO/TiO2基底表面滴加步骤1的钙钛矿和苯醌混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL氯苯反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层PI保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在FTO/TiO2基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜（见图4）。
图4为实施例2制备的协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜表面SEM形貌；从表面SEM形貌可知，钙钛矿纳米晶和纳米线尺寸比较大，但钙钛矿纳米晶数量少于纳米线，未完全覆盖FTO/TiO2基底。
实施例3
步骤1：配制0.8 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为5 wt%的1-丁基-3-甲基-咪唑溴盐（BMIBr）离子液体；
步骤2：在干净的FTO/TiO2基底表面滴加步骤1的钙钛矿和BMIBr离子液体混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30 s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL氯苯反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层PET保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在FTO/TiO2基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜（见图5）。
图5为实施例3制备的协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜表面SEM形貌；从表面SEM形貌可知，钙钛矿薄膜完全覆盖底部基底。协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜具有互穿网络结构和大晶粒尺寸，其有利于促进光生载流子在所制备的钙钛矿薄膜水平以及垂直两个方向上的传输，同时能有效减少其复合，最终提升基于协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜所制备器件的光伏性能。
实施例4
步骤1：配制0.6 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为0.1 wt%的酞菁铜；
步骤2：在干净的ITO基底表面滴加步骤1的钙钛矿和酞菁铜混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30 s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL甲苯反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层PP保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在ITO基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
实施例5
步骤1：配制0.8 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为10 wt%的四硫富瓦烯（TTF）；
步骤2：在干净的硅片基底表面滴加步骤1的钙钛矿和TTF混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30 s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL乙醚反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层OPP保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在硅片基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
实施例6
步骤1：配制1.0 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为1 wt%的2, 5-二羟基对苯二甲酸；
步骤2：在干净的玻璃基底表面滴加步骤1的钙钛矿和2, 5-二羟基对苯二甲酸混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30 s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL二氯甲烷反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层PVC保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在玻璃基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
实施例7
步骤1：配制1.2 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为6 wt%的萘二酰亚胺；
步骤2：在干净的柔性ITO基底表面滴加步骤1的钙钛矿和萘二酰亚胺混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30 s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL氯仿反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层PET保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在柔性ITO基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
实施例8
步骤1：配制1.4 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为4 wt%的吡咯并吡咯二酮；
步骤2：在干净的PET基底表面滴加步骤1的钙钛矿和吡咯并吡咯二酮混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30 s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL乙酸乙酯反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层胶带保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃加热退火60min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在PET基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
实施例9
步骤1：配制1.4 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为2.5 wt%的酞菁锌；
步骤2：在干净的PET基底表面滴加步骤1的钙钛矿和酞菁锌混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30 s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL异丙醇反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层、石墨烯薄膜保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在PET基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
实施例10
步骤1：配制1.1 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为7 wt%的萘酰亚胺；
步骤2：在干净的钛片基底表面滴加步骤1的钙钛矿和萘酰亚胺混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL异丙醇反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层聚酰亚胺胶带保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在钛片基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
实施例11
步骤1：配制0.9 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为0.5 wt%的双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺银；
步骤2：在干净的铝箔基底表面滴加步骤1的钙钛矿和双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺银混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30 s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL异丙醇反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层胶带保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在铝箔基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
实施例12
步骤1：配制1.0 M的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x（其中x=0.9）溶液，使用DMSO和DMF混合溶剂（DMF与DMSO的体积比为4：1），充分搅拌得到钙钛矿前驱液，在钙钛矿前驱液中掺入质量分数为1 wt%的N719染料；
步骤2：在干净的玻璃基底表面滴加步骤1的钙钛矿和N719染料混合材料溶液，然后使用分段旋涂（第一段：以1000转/min的转速旋涂10 s；第二段：以5000转/min的转速旋涂30s），在第二段旋涂时间剩余15 s时滴加200μL仲戊醇反溶剂，旋涂结束后在其表面附上一层PI保护膜以减缓溶剂挥发，先在50 ℃下加热15 s，再在100 ℃加热退火60 min，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在玻璃基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
应用例
将对比例制备的钙钛矿薄膜和实施例3制备的协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜分别应用于钙钛矿太阳能电池，钙钛矿太阳能电池结构从下到上依次为：FTO/TiO2/Perovskite/Spiro-OMeTAD/Au，具体步骤如下：
步骤1：将FTO玻璃裁成2 cm×2 cm的大小，依次采用去离子水、丙酮和无水乙醇清洗表面，氮气吹干待用；
步骤2：将0.1 g二（乙酰丙酮基）钛酸二异丙酯加入1 g正丁醇中，搅拌30 min，使其混合均匀，得到混合液A；
步骤3：在步骤1清洗后的FTO玻璃表面旋涂混合液A，在125 ℃下烘烤10 min，得到致密TiO2层；
步骤4：将1 g TiO2浆料加入7 g无水乙醇中，搅拌30 min，使其混合均匀，得到混合液B；
步骤5：在步骤3得到的带致密TiO2层的FTO玻璃表面旋涂混合液B，在125 ℃下烘烤10min，并在500 ℃下退火30 min，得到介孔TiO2层；
步骤6：分别配制对比例所述的钙钛矿前驱液和实施例3所述的钙钛矿和BMIBr离子液体混合材料溶液；
步骤7：在步骤5得到的带TiO2电子传输层（致密TiO2层和介孔TiO2层）的FTO玻璃表面相应的钙钛矿薄膜，并制备协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜，其方法同对比例或实施例3；
步骤8：在步骤7得到的钙钛矿薄膜表面和协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜表面，分别采用用旋涂法制备Spiro-OMeTAD空穴传输层；旋涂溶液为72.3 mg Spiro-OMeTAD、28.8μL 4-叔丁基吡啶和17.5μL 双三氟甲基磺酰亚胺的乙腈溶液（520 mg·mL-1）加入1 mL氯苯中配制得到的；
步骤9：在步骤8得到的Spiro-OMeTAD空穴传输层表面热蒸镀80 nm的金作为对电极。
图6为对比例制备的钙钛矿薄膜和实施例3制备的协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜在太阳能电池应用中的J-V性能。基于实施例3协同生长钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜制备的钙钛矿太阳能电池在一个标准太阳光下获得了21.03%的光电转换效率（J sc = 23.56mA cm-2, V oc = 1.13V, FF = 0.79），其显著高于基于对比例钙钛矿薄膜制备的钙钛矿太阳能电池的光伏性能（PCE = 19.22%, J sc = 22.82 mA cm-2, V oc = 1.08V, FF = 0.78）。
钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜还可用于发光二极管或光电探测器中以及其他类似器件。
以上所述，仅是本发明举例说明，并非用于限定本发明的保护范围。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (9)

1.一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其特征是步骤如下：
步骤1：分别配制钙钛矿前驱液和共轭有机分子溶液，二者共混得到钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液；
步骤2：在干净的基底表面滴加步骤1的钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液，开始旋涂，待钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液均匀涂覆在基底表面后，加钙钛矿反溶剂，继续旋涂；旋涂完成后在其表面附上一层保护膜以减缓溶剂挥发，对基底加热退火，揭开保护膜并自然冷却到室温，即可在基底上得到协同生长的钙钛矿纳米晶和纳米线薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其特征是：所述钙钛矿前驱液浓度为0.6-1.4 M。
3.根据权利要求1所述的一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其特征是：钙钛矿和共轭有机分子混合材料溶液中共轭有机分子的质量分数为0.1-10 wt%。
4.根据权利要求1所述的一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其特征是：步骤2所述钙钛矿的通式为ABX3，其中A为CH3NH2、NH2=CHNH2、C4H9NH2、Cs、Rb、K中的任意一种或几种，B为Pb、Sn、Ge中的至少一种，X为Cl、Br、I中的任意一种或几种以及其他满足ABX3通式的钙钛矿材料。
5.根据权利要求1所述的一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其特征是：步骤2所述共轭有机分子为离子液体、光敏染料或具有两个以上双键或三键以单键相联结的结构的分子。
6.根据权利要求1所述的一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其特征是：步骤2所述共轭有机分子为7, 7, 8, 8-四氰基对苯二醌二甲烷、苯醌、1-丁基-3-甲基-咪唑溴盐、N719染料、酞菁铜、酞菁锌、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺银、吡咯并吡咯二酮、四硫富瓦烯、萘二酰亚胺或萘酰亚胺中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其特征是：步骤2所述钙钛矿反溶剂为氯苯、二氯苯、甲苯、乙醚、石油醚、异丙醚、苯甲醚、茴香醚、二氯甲烷、氯仿、正己烷、乙酸乙酯、乙醇、2-丁醇、异丙醇、仲丁醇、仲戊醇中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其特征是：步骤2所述保护膜为聚丙烯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚醚酰亚胺薄膜、OPP薄膜、聚氯乙烯薄膜、PET薄膜、胶带、聚酰亚胺胶带、石墨烯薄膜中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种制备钙钛矿太阳能电池吸光层薄膜的方法，其特征是：步骤2所述基底为玻璃、FTO、ITO、柔性ITO、PEN、PET、硅片、钛片、铝箔中的任意一种。
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