CN112071991B - 一种丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法 - Google Patents

一种丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法，为了降低钙钛矿薄膜的生产成本，优化钙钛矿薄膜的制备工艺，简便且精确的控制钙钛矿的成膜过程，实现无毒化生产，拟采用高粘度的、环境友好的质子型离子液体来制备钙钛矿印刷介质，用来丝网印刷钙钛矿薄膜。通过选用不同目数的网板或调节钙钛矿介质的固含量可准确调节丝网印刷钙钛矿薄膜的膜厚，同时该方法也克服了传统印刷法制备的钙钛矿薄膜晶粒尺寸小、分布不均匀，薄膜粗糙度较高、覆盖率较低、制备过程繁琐，仪器昂贵和较高的维护费用等实际问题，是一种与产业化匹配度高的钙钛矿薄膜制备方法。

Description

一种丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法
技术领域
本发明属于制备钙钛矿薄膜的方法，涉及一种丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法。
背景技术
大面积钙钛矿薄膜制备方法目前主要集中在刮涂法、喷墨打印法、狭缝式印刷法等方法，这些钙钛薄膜的制备方法在实验室阶段都取得了较好的成果，但是传统的大面积钙钛矿薄膜制备方法与钙钛矿器件产业化要求匹配度不高，这主要表现在以下几个方面，一是传统的钙钛矿薄膜制备方法均需要使用大量的有机溶剂作为溶剂，如N-甲基吡咯烷酮(NMP),二甲基甲酰胺(DMF)，γ-丁内酯(GBL)，二甲基亚砜(DMSO)等，这些有机试剂会污染环境、伤害人体健康。二是大多数制备钙钛矿薄膜的过程极为复杂，需要进行各种后处理过程，为得到形貌平整、致密的钙钛矿薄膜过程增加了繁琐的工艺。三是钙钛矿溶液的利用率低，大多数的钙钛矿前驱体在制备的过程中被浪费，如在旋涂过程中过量的钙钛矿前驱体被甩出；渗透过程中有大量的钙钛矿前驱体渗透在碳电极内；刮涂制备钙钛矿薄膜的过程需要繁琐的制膜设备以及后续高昂的维护费用。因此为了实现钙钛矿薄膜环境友好的制备，简化制备工艺，降低钙钛矿薄膜的制备成本，提高薄膜的平整度，增大晶粒尺寸，开发一种新型的钙钛矿薄膜制备方法的引起了广泛关注与研究。
钙钛矿薄膜的制备技术发展多样，为了简化钙钛矿薄膜的制备流程，将钙钛矿溶液一步法转移基底上，退火后得到钙钛矿薄膜。制备钙钛矿薄膜应用比较多的是刮涂法、喷墨打印法、狭缝式印刷等众多方法。
刮涂法：将位于刮刀和基底狭缝处的钙钛矿前驱体溶液在刮刀的作用下拖动成膜，然后退火结晶的一种方法。这种方法的钙钛矿原料利用率较高，设备要求适中，可用来制备较大面积的钙钛矿电池。
喷墨打印法：利用喷墨打印机喷嘴腔体内压力的变化将钙钛矿溶液按照设定的参数均匀覆盖在基底上，喷头和基底按照程序设定的路线运动，最后退火得到钙钛矿薄膜。这是一种计算机控制的原位生长制备钙钛矿薄膜的方法。
狭缝式印刷：作为一种非接触式的钙钛矿薄膜制备方法，狭缝式涂布适合大面积制备。钙钛矿溶液在涂布过程中从喷头被挤压出模具，填补了基底与模具之间的空隙，退火后得到致密的钙钛矿层。这种方法有可以利用到辊对辊加工的柔性钙钛矿太阳能电池器件中。
刮涂法制备的器件的能量转化效率与旋涂法还有较大的差距，薄膜平整度一般，厚度均一性较差导致器件的重复性较差；喷墨打印法制备薄膜的耗时较长，器件效率比起其它印刷方法还很低，设备昂贵且工序复杂；狭缝式涂布依赖于涂布机的精度，对出墨速率以及油墨本身的物化性质有较高要求，在制备大面积钙钛矿器件时耗时长，效率也较低。
钙钛矿的成膜过程非常复杂，不同的制备方法往往会影响对钙钛矿薄膜的表面形貌、微观结构和生长机理。传统的一步法制备的钙钛矿薄膜与商业化应用目标不符。
参考文献：
(1)Han,H.,A hole-conductor-free,fully printable mesoscopic perovskitesolar cell with high stability.Science 2014,345(6194),295-8
(2)Chao,L.；Xia,Y.；Li,B.；Xing,G.；Chen,Y.；Huang,W.,Room-TemperatureMolten Salt for Facile Fabrication of Efficient and Stable Perovskite SolarCells in Ambient Air.Chem 2019,5(4),995-1006.
(3)Chen,M.；Yang,J.；Wang,Z.；Xu,Z.；Lee,H.；Lee,H.；Zhou,Z.；Feng,S.P.；Lee,S.；Pyo,J.；Seol,S.K.；Ki,D.K.；Kim,J.T.,3D Nanoprinting of Perovskites.Adv Mater2019,31(44),e1904073
(4)Zhou,Q.；Park,J.G.；Nie,R.；Thokchom,A.K.；Ha,D.；Pan,J.；Seok,S.I.；Kim,T.,Nanochannel-Assisted Perovskite Nanowires:From Growth Mechanisms toPhotodetector Applications.ACS Nano 2018,12(8),8406-8414.
(5)Mao,J.；Sha,W.E.I.；Zhang,H.；Ren,X.；Zhuang,J.；Roy,V.A.L.；Wong,K.S.；Choy,W.C.H.,Novel Direct Nanopatterning Approach to Fabricate PeriodicallyNanostructured Perovskite for Optoelectronic Applications.Advanced FunctionalMaterials 2017,27(10)
(6)He,L.；Gu,H.；Liu,X.；Li,P.；Dang,Y.；Liang,C.；Ono,L.K.；Qi,Y.；Tao,X.,Efficient Anti-solvent-free Spin-Coated and Printed Sn-Perovskite Solar Cellswith Crystal-Based Precursor Solutions.Matter 2020,2(1),167-180
(7)Shi,L.；Meng,L.；Jiang,F.；Ge,Y.；Li,F.；Wu,X.g.；Zhong,H.,In SituInkjet Printing Strategy for Fabricating Perovskite Quantum DotPatterns.Advanced Functional Materials 2019,29(37).
(8)Chen,H.；Ye,F.；Tang,W.；He,J.；Yin,M.；Wang,Y.；Xie,F.；Bi,E.；Yang,X.；Gratzel,M.；Han,L.,A solvent-and vacuum-free route to large-area perovskitefilms for efficient solar modules.Nature 2017,550(7674),92-95.
(9)Guo,F.；He,W.；Qiu,S.；Wang,C.；Liu,X.；Forberich,K.；Brabec,C.J.；Mai,Y.,Sequential Deposition of High-Quality Photovoltaic Perovskite Layers viaScalable Printing Methods.Advanced Functional Materials 2019,29(24).
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法，降低钙钛矿薄膜的生产成本，优化钙钛矿薄膜的制备工艺，简便且精确的控制钙钛矿的成膜过程，实现无毒化生产，拟采用高粘度的、环境友好的质子型离子液体来制备钙钛矿印刷介质，用来丝网印刷钙钛矿薄膜。
技术方案
一种丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将摩尔比为1︰1的无机卤化物YX2和有机卤化物溶入的质子型离子液体中，在惰性气体氛围中，在60℃加热条件下搅拌6-9小时,然后在15℃的真空环境中静置2小时得到钙钛矿印刷介质；
其中X＝Cl、Br或I,Y＝Pb或Sn；
所述有机卤化物为MAI或者MAI和FAI；步骤2、丝网印刷制备湿润的钙钛矿薄膜：在丝网网板一端倒入钙钛矿印刷介质，通过刮刀对丝网网版上的钙钛矿印刷介质施加0.08±0.02mPa的压力,同时以0.3±0.1m/s的速度朝丝网印版另一端移动，钙钛矿印刷介质在移动过程中被刮刀从图文部分的网孔中挤压到玻璃片上；
步骤3、湿润钙钛矿薄膜的后处理：丝网印刷后，钙钛矿介质均匀的分布在玻璃基底上，静置1分钟后，将丝网印刷得到的钙钛矿湿润薄膜120℃条件下退火10分钟，得到致密的钙钛矿薄膜。
所述质子型离子液体包括但不限于乙酸甲胺MAAc、甲酸甲胺MAFa、丙酸甲胺MAP或丁酸甲胺MABa。
所述步骤2移动时的刮刀始终与丝网网版和玻璃基底呈线接触。
有益效果
本发明提出的一种丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法，为了降低钙钛矿薄膜的生产成本，优化钙钛矿薄膜的制备工艺，简便且精确的控制钙钛矿的成膜过程，实现无毒化生产，拟采用高粘度的、环境友好的质子型离子液体来制备钙钛矿印刷介质，用来丝网印刷钙钛矿薄膜。通过选用不同目数的网板或调节钙钛矿介质的固含量可准确调节丝网印刷钙钛矿薄膜的膜厚，同时该方法也克服了传统印刷法制备的钙钛矿薄膜晶粒尺寸小、分布不均匀，薄膜粗糙度较高、覆盖率较低、制备过程繁琐，仪器昂贵和较高的维护费用等实际问题，是一种与产业化匹配度高的钙钛矿薄膜制备方法。
本发明首次采用离子液体印刷介质丝网印刷钙钛矿薄膜，是一种从未报导过的钙钛矿薄膜制备方法。相比于现有的钙钛矿薄膜的制备方法，丝网印刷制备钙钛矿薄膜的过程极为简易，薄膜的制备速率最快，与产业化制备方案衔接程度高，对降低钙钛矿商业成本起到至关重要的作用；离子液体溶剂环境友好，对人体无害，且种类多样，应用范围广；钙钛矿丝网印刷介质制备简便，储存期可达数月，物化性质稳定；丝网印刷钙钛矿薄膜表面致密无孔洞，厚度均一，晶粒尺寸大，薄膜整体质量较高；丝网印刷钙钛矿薄膜技术可应用于大面积钙钛矿光伏模组，也可应用于发光二极管、激光器、光电探测器、存储器等领域。
附图说明
图1：路易斯酸乙酸(CH3COOH)溶液和路易斯碱甲胺(CH3NH2)溶液合成质子型离子液体乙酸甲胺(MAAc)
图2：丝网印刷钙钛矿介质的制备
图3：丝网印刷钙钛矿薄膜的截面
图4：丝网印刷制备湿润的钙钛矿薄膜
图5：实施例1钙钛矿薄膜表面SEM
图6：实施例1钙钛矿薄膜断面
图7：实施例2钙钛矿薄膜XRD测试结果
图8：对比例钙钛矿薄膜XRD测试结果
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
质子型离子液体的制备：
合成路线：如图1所示，路易斯酸乙酸(CH3COOH)溶液和路易斯碱甲胺(CH3NH2)溶液合成质子型离子液体乙酸甲胺(MAAc)。本设计的路易斯酸溶液和路易斯碱甲胺溶液的摩尔均为1：1。本方法同样可应用于包括甲酸甲胺(MAFa)、丙酸甲胺(MAP)、丁酸甲胺(MABa)的合成。
醋酸甲胺离子液体的合成需要在5℃条件下反应1.5小时，然后使用乙醚对粗产物进行相分离提纯，得到高纯度的离子液体最终产物。离子液体用于溶解有机卤化物(MAI或者MAI和FAI)和无机卤化物(YX2)，制备钙钛矿印刷介质。
丝网印刷钙钛矿介质的制备：
如图2所示，将摩尔比为1：1的无机卤化物(YX2)和有机卤化物(MAI或者MAI和FAI)溶入的离子液体中。在惰性气体氛围中，在60℃加热条件下搅拌6-9小时,然后在15℃的真空环境中静置2小时得到钙钛矿印刷介质。最后将制备完成的钙钛矿丝网印刷介质转移到空气环境中进行丝网印刷，得到湿润的钙钛矿薄膜。其中X＝Cl、Br或I,Y＝Pb或Sn。
丝网印刷制备湿润的钙钛矿薄膜：
如图4所示，在丝网网板一端倒入钙钛矿印刷介质，通过刮刀对丝网网版上的钙钛矿印刷介质施加0.08±0.02mPa的压力,同时以0.3±0.1m/s的速度朝丝网印版另一端移动，钙钛矿印刷介质在移动过程中被刮刀从图文部分的网孔中挤压到玻璃片上。刮刀始终与丝网网版和玻璃基底呈线接触。丝网印刷钙钛矿薄膜的截面如图3。其中1是湿润钙钛矿薄膜，2是玻璃基底，3是刮刀，4是钙钛矿印刷介质，5是丝网，6是网板。
湿润钙钛矿薄膜的后处理：
如图4所示，丝网印刷后，钙钛矿介质均匀的分布在玻璃基底上，静置1分钟后，将丝网印刷得到的钙钛矿湿润薄膜120℃条件下退火10分钟，得到致密的钙钛矿薄膜。
实施例1：
本实施例提供了一种丝网印刷法制备钙钛矿薄膜，具体制备步骤如下：
步骤一:将摩尔比为1：1的MAI和PbI2与1mL离子液体MAAc进行混合，MAI和PbI2质量分别为102mg、298mg，将混合后的溶液在60℃下搅拌9小时后，冷却静置2小时，得到钙钛矿印刷介质。
步骤二：将预热好的FTO玻璃基底放置于丝网的图文部分下端，在丝网网版的前端加入0.5mL的钙钛矿印刷介质，钙钛矿印刷介质在0.1mPa的压力下被刮刀从网孔的图文部分中挤压到玻璃基底上，刮刀速度为0.3m/s，刮刀始终与丝网网版和玻璃基底呈线接触，获得一层连续的湿润钙钛矿薄膜。网板目数150目。
步骤三：湿润的钙钛矿薄膜在120℃下退火，退火时间为10分钟，有效成分沉积后得到致密的钙钛矿薄膜。
步骤四：将制备的钙钛矿薄膜进行SEM表面测试，钙钛矿薄膜表面SEM如图5所示，从图中可以看出MAAc制备的钙钛矿薄膜晶粒尺寸较大，排列紧密有序。
步骤五：将制备的钙钛矿薄膜进行断面SEM测试，钙钛矿薄膜断面如图6所示，从图谱中可以看出MAAc制备的钙钛矿薄膜分布平整且无孔洞，钙钛矿薄膜紧贴基底层且无缝隙。
实施例2：
本实施例提供了一种丝网印刷法制备钙钛矿薄膜，具体制备步骤如下：
步骤一：将摩尔比为0.5：0.5：1的MAI、FAI和PbI2与1mL离子液体MAAc进行混合，MAI、FAI和PbI2质量分别为50.8mg、54.9mg、294.3mg，将混合后的溶液在60℃下搅拌9小时后，冷却静置2小时，得到钙钛矿印刷介质。
步骤二：将预热好的FTO玻璃基底放置于丝网的图文部分下端，在丝网网版的前端加入0.5mL的钙钛矿印刷介质，钙钛矿印刷介质在0.1mPa的压力下被刮刀从网孔的图文部分中挤压到玻璃基底上，刮刀速度为0.3m/s，刮刀始终与丝网网版和玻璃基底呈线接触，获得一层连续的湿润钙钛矿薄膜。网板目数150目。
步骤三：湿润的钙钛矿薄膜在120℃下退火，退火时间为10分钟，有效成分沉积后得到致密的钙钛矿薄膜1。
步骤四：将制备的钙钛矿薄膜1进行XRD测试，钙钛矿薄膜XRD测试结果如图7所示。
对比例1：
本对比例提供了一种基于离子液体的旋涂法制备钙钛矿薄膜。
步骤一：将摩尔比为0.5：0.5：1的MAI、FAI和PbI2与1mL离子液体MAAc进行混合，MAI、FAI和PbI2质量分别为50.8mg、54.9mg、294.3mg，将混合后的溶液在60℃下搅拌9小时后，得到钙钛矿前驱体溶液。
步骤二：将玻璃基底放在热台上预热10分钟，预热温度80℃，用移液枪吸取0.1mL钙钛矿前驱体溶液，滴定在预热好的玻璃基底上，将钙钛矿前驱体溶液以4000转/分的转速旋转涂覆30秒，然后在120℃条件下退火10分钟，得到旋涂条件下制备的钙钛矿薄膜2。
步骤三：将制备的钙钛矿薄膜2进行XRD测试，钙钛矿薄膜XRD测试结果如图8所示。由图7和图8比较可知，薄膜1的XRD衍射峰与薄膜2的XRD衍射峰相比，晶面(001)和(002)的峰位置与峰强度一致，说明丝网印刷法制备的钙钛矿薄膜和旋涂法制备的钙钛矿薄膜的晶面趋向与薄膜质量接近。
实施例3：
本实施例提供了一种丝网印刷法制备钙钛矿薄膜，具体制备步骤如下：
步骤一:将摩尔比为1：1的MAI和PbI2与1mL离子液体MAAc进行混合，MAI和PbI2质量分别为102mg、298mg，将混合后的溶液在60℃下搅拌9小时后，冷却静置2小时，得到钙钛矿印刷介质。
步骤二：将预热好的FTO玻璃基底放置于丝网的图文部分下端，在丝网网版的前端加入0.5mL的钙钛矿印刷介质，钙钛矿印刷介质在0.1mPa的压力下被刮刀从网孔的图文部分中挤压到玻璃基底上，刮刀速度为0.3m/s，刮刀始终与丝网网版和玻璃基底呈线接触，获得一层连续的湿润钙钛矿薄膜。网板目数250目。
步骤三：湿润的钙钛矿薄膜在120℃下退火，退火时间为10分钟，有效成分沉积后得到致密的钙钛矿薄膜。
实施例4
本实施例提供了一种丝网印刷法制备钙钛矿薄膜，具体制备步骤如下：
步骤一:将摩尔比为1：1的MAI和PbI2与1mL离子液体MAAc进行混合，MAI和PbI2质量分别为102mg、298mg，将混合后的溶液在60℃下搅拌9小时后，冷却静置2小时，得到钙钛矿印刷介质。
步骤二：将预热好的FTO玻璃基底放置于丝网的图文部分下端，在丝网网版的前端加入0.5mL的钙钛矿印刷介质，钙钛矿印刷介质在0.1mPa的压力下被刮刀从网孔的图文部分中挤压到玻璃基底上，刮刀速度为0.3m/s，刮刀始终与丝网网版和玻璃基底呈线接触，获得一层连续的湿润钙钛矿薄膜。网板目数325目。
步骤三：湿润的钙钛矿薄膜在120℃下退火，退火时间为10分钟，有效成分沉积后得到致密的钙钛矿薄膜。
实施例5：
本实施例提供了一种丝网印刷法制备钙钛矿薄膜，具体制备步骤如下：
步骤一:将摩尔比为1：1的MAI和PbI2与1mL离子液体MAAc进行混合，MAI和PbI2质量分别为102mg、298mg，将混合后的溶液在60℃下搅拌9小时后，冷却静置2小时，得到钙钛矿印刷介质。
步骤二：将预热好的FTO玻璃基底放置于丝网的图文部分下端，在丝网网版的前端加入0.5mL的钙钛矿印刷介质，钙钛矿印刷介质在0.1mPa的压力下被刮刀从网孔的图文部分中挤压到玻璃基底上，刮刀速度为0.3m/s，刮刀始终与丝网网版和玻璃基底呈线接触，获得一层连续的湿润钙钛矿薄膜。网板目数400目。
步骤三：湿润的钙钛矿薄膜在120℃下退火，退火时间为10分钟，有效成分沉积后得到致密的钙钛矿薄膜。
实施例6：
本实施例提供了一种丝网印刷法制备钙钛矿薄膜，具体制备步骤如下：
步骤一:将摩尔比为1：1的MAI和PbI2与1mL离子液体MAAc进行混合，MAI和PbI2质量分别为102mg、298mg，将混合后的溶液在60℃下搅拌9小时后，冷却静置2小时，得到钙钛矿印刷介质。
步骤二：将预热好的FTO玻璃基底放置于丝网的图文部分下端，在丝网网版的前端加入0.5mL的钙钛矿印刷介质，钙钛矿印刷介质在0.1mPa的压力下被刮刀从网孔的图文部分中挤压到玻璃基底上，刮刀速度为0.3m/s，刮刀始终与丝网网版和玻璃基底呈线接触，获得一层连续的湿润钙钛矿薄膜。网板目数500目。
步骤三：湿润的钙钛矿薄膜在120℃下退火，退火时间为10分钟，有效成分沉积后得到致密的钙钛矿薄膜。
实施例7
本实施例提供了一种常规的的有机溶剂(DMF)丝网印刷制备钙钛矿薄膜，具体制备步骤如下：
步骤一：将摩尔比为1：1的MAI和PbI2与1mL DMF进行混合，MAI和PbI2质量分别为102mg、298mg，将混合后的溶液在60℃下搅拌9小时后，得到钙钛矿溶液。
步骤二：将室温FTO玻璃基底放置于加热板上预热，预热温度为45℃，预热时间为5分钟。
步骤三：在丝网网版的前端加入0.5mL钙钛矿溶液，丝网印刷后在120℃条件下退火10分钟，得到的钙钛矿薄膜缩聚一团，未成连续的相态。
应用例1：
从以上实施例得到的钙钛矿丝网印刷的印刷结果如表1所示：
Figure GDA0003433466480000111

Claims (3)

1.一种丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将摩尔比为1︰1的无机卤化物YX2和有机卤化物溶入的质子型离子液体中，在惰性气体氛围中，在60℃加热条件下搅拌6-9小时,然后在15℃的真空环境中静置2小时得到钙钛矿印刷介质；
其中X＝Cl、Br或I,Y＝Pb或Sn；
所述有机卤化物为MAI或者MAI和FAI；
步骤2、丝网印刷制备湿润的钙钛矿薄膜：在丝网网板一端倒入钙钛矿印刷介质，通过刮刀对丝网网版上的钙钛矿印刷介质施加0.08±0.02mPa的压力,同时以0.3±0.1m/s的速度朝丝网印版另一端移动，钙钛矿印刷介质在移动过程中被刮刀从图文部分的网孔中挤压到玻璃片上；
步骤3、湿润钙钛矿薄膜的后处理：丝网印刷后，钙钛矿介质均匀的分布在玻璃基底上，静置1分钟后，将丝网印刷得到的钙钛矿湿润薄膜120℃条件下退火10分钟，得到致密的钙钛矿薄膜。
2.根据权利要求1所述丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法，其特征在于：所述质子型离子液体包括乙酸甲胺MAAc、甲酸甲胺MAFa、丙酸甲胺MAP或丁酸甲胺MABa。
3.根据权利要求1所述丝网印刷制备钙钛矿薄膜的方法，其特征在于：所述步骤2移动时的刮刀始终与丝网网版和玻璃基底呈线接触。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107146851A (zh) * 2017-03-23 2017-09-08 南京邮电大学 一种制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的方法
CN110212098A (zh) * 2019-05-15 2019-09-06 暨南大学 一种钙钛矿多晶薄膜的印刷制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103441217B (zh) * 2013-07-16 2015-11-04 华中科技大学 基于钙钛矿类吸光材料的介观太阳能电池及其制备方法
CN104465994A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 厦门惟华光能有限公司 一种基于全涂布工艺的钙钛矿太阳能电池的制备方法
JP2017022354A (ja) * 2015-07-14 2017-01-26 パナソニック株式会社 ペロブスカイト太陽電池
EP3279960A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-07 Aalto University Foundation Method for inkjet printing an organic-inorganic perovskite
CN108417722A (zh) * 2018-03-31 2018-08-17 南开大学 一种基于离子液添加剂的钙钛矿太阳电池的制备方法
FI130068B (en) * 2018-12-31 2023-01-31 Aalto Univ Foundation Sr Double-sided solar cell unit
CN110491996B (zh) * 2019-07-09 2022-08-05 中南民族大学 一种基于氨基喹啉类离子液体的二维碳基钙钛矿太阳能电池
CN111048667A (zh) * 2019-12-19 2020-04-21 浙江天地环保科技有限公司 一种高效率大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107146851A (zh) * 2017-03-23 2017-09-08 南京邮电大学 一种制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的方法
CN110212098A (zh) * 2019-05-15 2019-09-06 暨南大学 一种钙钛矿多晶薄膜的印刷制备方法

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