CN114031310A - 一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法 - Google Patents

一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114031310A
CN114031310A CN202111311439.2A CN202111311439A CN114031310A CN 114031310 A CN114031310 A CN 114031310A CN 202111311439 A CN202111311439 A CN 202111311439A CN 114031310 A CN114031310 A CN 114031310A
Authority
CN
China
Prior art keywords
perovskite
thin film
dimensional
substrate
change type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111311439.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114031310B (zh
Inventor
刘一凡
孙李泽童
郝玉英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN202111311439.2A priority Critical patent/CN114031310B/zh
Publication of CN114031310A publication Critical patent/CN114031310A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114031310B publication Critical patent/CN114031310B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/42Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating of an organic material and at least one non-metal coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B28/00Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/04Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/12Halides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C30B7/14Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions the crystallising materials being formed by chemical reactions in the solution
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/032Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明的目的意在改善钙钛矿薄膜结晶性和室温相稳定性,提供一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,属于光电薄膜技术领域,以二维钙钛矿作为衬底,通过溶液旋涂的方法将全无机钙钛矿前驱液旋涂于二维钙钛矿上,经退火沉积得到梯度相变型高质量钙钛矿薄膜。在沉积的过程中,二维衬底中的有机铵盐离子经扩散后呈现出自薄膜底部至表面浓度逐渐增大的梯度分布,晶界处的有机铵盐对钙钛矿晶格结构施加分子力作用,导致钙钛矿形成梯度相分布的结构。该方法制备的全无机钙钛矿薄膜晶粒尺寸较大,表面粗糙度低,结晶质量高,室温黑相稳定性高。

Description

一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜 的方法
技术领域
本发明属于光电薄膜技术领域,具体涉及一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法。
背景技术
有机-无机杂化钙钛矿具有吸光性强、载流子迁移率高、器件性能高等优良特性,相应的太阳能电池最大光电效率已达到25.5%,接近商业晶硅太阳能电池的效率。但是,由于有机组分易挥发的性质,有机-无机杂化钙钛矿的光热稳定性较差,目前难以实现其商业化应用。全无机钙钛矿由于组分稳定,可以保持很好的光热稳定性,解决杂化钙钛矿光热易降解的问题,最有可能实现商业化推广应用。但全无机钙钛矿受限于无机阳离子较小的尺寸,在室温下光学活性相(黑相,包括α、β、γ相)结构并不稳定,极易在外界环境的干扰下从黑相转变为非钙钛矿相(黄相,δ相)。另外,相比有机-无机杂化钙钛矿而言,全无机钙钛矿结晶性相对较差,因此其光电器件效率相对较低。因此,全无机钙钛矿材料亟待解决的问题是:如何提高室温黑相稳定性,如何改善薄膜结晶质量。
在提高全无机钙钛矿的室温黑相稳定性这一方面,目前的技术主要通过改善钙钛矿的维度,将三维钙钛矿变为二维钙钛矿或者量子点形态,通过增大晶粒表面积降低表面活性来提高相稳定性。但是低维钙钛矿应用到器件中,会阻碍载流子的传输,从而限制器件的效率。
在解决全无机钙钛矿结晶性差的问题这一方面,目前一种有效的方法提供特定的基底,利用基底合适的粗糙度和湿润性,调控钙钛矿的结晶过程。但是这种方法会引入插入层,从而产生能级不匹配或增大电阻等情况,因此对基底材料选定较为苛刻,难以推广应用。
发明内容
本发明的目的意在改善钙钛矿薄膜结晶性和室温相稳定性,提供一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法。利用二维钙钛矿衬底合适的湿润性以及较低的表面粗糙度,促进钙钛矿在此衬底上结晶生长;更重要地,二维衬底中的有机铵盐离子在全无机钙钛矿成膜过程中向上扩散,对钙钛矿晶格挤压,从而得到梯度相变型的致密、无孔洞的高质量全无机钙钛矿薄膜。
本发明采用如下技术方案:
一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,包括如下步骤:
第一步,预热基底;
第二步,旋涂有机铵盐与铅卤酸的有机溶剂混合液;
第三步,预退火、退火,得到二维钙钛矿衬底;
第四步,预热二维钙钛矿衬底;
第五步,旋涂全无机钙钛矿前驱液;
第六步,预退火、退火,得到梯度相变型全无机钙钛矿薄膜。
进一步地,第一步中所述基底包括涂有TiO2层或SnO2层的氟掺杂氧化锡导电玻璃(FTO)或铟锡氧化物导电玻璃(ITO)基底,预热温度为90~120℃。
进一步地,第二步中所述有机铵盐包括苯乙基碘化铵、二乙基苯铵、苯基铵醋酸盐和环己基铵盐中的一种或多种的混合物,所述铅卤酸包括铅碘酸和铅溴酸中的一种或多种的混合物,所述有机溶剂包括甲酰胺、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或者多种的混合物,有机铵盐与铅卤酸的摩尔比为1:1~1:1.3,有机铵盐与有机溶剂的配比为0.5mg:1mL~2mg:1mL,二维钙钛矿混合溶液搅拌时间为5-10min。
进一步地,第二步中所述旋涂方式为动态旋涂,旋涂转速为5500~6000rpm,旋涂时间为25~35s。
进一步地,第三步中所述预退火温度为90~120℃,预退火时间为1~3min,退火温度为150~180℃,退火时间为5~10min。
进一步地,第四步中所述二维衬底预热的温度为25~70℃。
进一步地,第五步中所述全无机钙钛矿前驱液为碘化铯、卤化铅与有机溶剂的混合物,卤化铅包括碘化铅或溴化铅,有机溶剂包括甲酰胺、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或者多种混合物,碘化铯与有机溶剂的配比为156mg:1mL~182mg:1mL,碘化铯与卤化铅的摩尔比为1:1~1:1.1。
进一步地,第五步中所述旋涂方式为静态旋涂,转速为2500~3000rpm,转速加速度为1500~2000rpm/min,旋转时间为25~35s。
进一步地,第六步中预退火温度为50-80℃,预退火时间为1-3min,退火温度为170~190℃,退火时间为15-20min。
本发明利用二维衬底独特的性质,调控钙钛矿薄膜高结晶质量;利用二维衬底中有机铵盐的扩散性质,以及有机铵盐离子在钙钛矿中体现的稳定相结构的位阻效应,得到高稳定性的γ-β-α梯度相变型钙钛矿薄膜。梯度相分布致使钙钛矿能级结构发生梯度渐变,在器件设计中更加便于得到能级匹配的相邻传输层,提高相应器件载流子的抽取和迁移能力,大幅提升器件的光电性能。在未来的钙钛矿推广应用中,这种新颖且便捷的二维衬底调控生长方法不仅可以应用在全无机钙钛矿光电器件制备中,还可以应用在杂化钙钛矿器件中,具有极大的研究和使用价值。
本发明的有益效果如下:
本发明通过引入良好湿润性以及粗糙度的二维钙钛矿作为衬底生长全无机钙钛矿晶体,有利于改善钙钛矿结晶性。由于在钙钛矿层生长过程中二维钙钛矿中有机铵盐离子的扩散,使得钙钛矿层呈现自下而上浓度逐渐减小的梯度分布。由于晶界中的有机铵盐离子与钙钛矿晶笼之间有分子力的作用,导致钙钛矿晶体结构发生一定程度的扭曲,钙钛矿逐渐发生相变,因此得到γ-β-α梯度相变的全无机钙钛矿。钙钛矿的能级随相变发生变化,所以梯度相变能够同时调节钙钛矿与相邻两个传输层能级的匹配程度。另外,由于有机铵盐的位阻效应,以及渐变相本身更强的室温稳定性,二维钙钛矿衬底调控生长得到的梯度相变型钙钛矿薄膜相比于传统的薄膜体现出非常优越的环境稳定性。
附图说明
图1为二维衬底PH100(100mg/ml PEAAc+HPbI3制备的二维PEA2PbI4)的SEM图;
图2为二维衬底PH100的XRD图;
图3为常规生长(control)与PH1(1mg/ml PEAAc+HPbI3制备的二维PEA2PbI4)衬底生长(PVK-PH1)的钙钛矿薄膜SEM表面图;
图4为常规生长(control)与PH1衬底生长(PVK-PH1)的钙钛矿薄膜XRD图;
图5为二维衬底生长的梯度相变型钙钛矿薄膜示意图;
图6 为本发明实施例1中钙钛矿太阳能电池的电压-电流图;
图7为本发明实施例1中钙钛矿太阳能电池PCE随时间的稳定性(湿度10~20%RH)测试图;
图8为本发明实施例2中钙钛矿太阳能电池的电压-电流图。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步的说明。具体实施例中钙钛矿太阳能电池的器件结构从下至上分别为:FTO透明导电玻璃、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和金属电极层。
实施例1
一种二维钙钛矿基底调控生长梯度相变型的高质量全无机钙钛矿薄膜及其器件的制备方法,包括以下步骤:
前处理:选择方块电阻15Ω、透光率90%的FTO作为导电玻璃衬底材料,然后依次用乙醇、丙酮、异丙醇超声清洗15min,然后吹干。
制备TiO2电子传输层:将70μL的7-10%二异丙氧二(乙氧乙酰乙酰)合酞的正丁醇溶液旋涂在洗净吹干后的FTO导电玻璃上,转速加速度为1500rpm/min,转速为3000rpm,旋涂时间为30s。随后,使用加热台将旋涂好的电子传输层的样本在125℃下预加热5min,待冷却后放入马弗炉中,加热至450℃并持续一小时。
旋涂二维钙钛矿层:将1mg PEAAc(醋酸苯乙铵)与HPbI3按照摩尔比1:1混合溶于1ml DMF溶液中,将35μL的二维钙钛矿前驱液动态旋涂于沉积好的TiO2电子传输层上,转速为6000rpm,旋涂时间为30s。随后,使用加热台将旋涂好的二维钙钛矿层的样本在120℃下预加热2min,然后将样本在180℃下加热5min。
制备钙钛矿层:将45μL的0.6M CsPbI3的DMF溶液旋涂于二维钙钛矿层上,转速加速度为1500rpm/min,转速为3000rpm,旋转时间为30s。随后,使用加热台将旋涂好的钙钛矿层的样本在70℃下预加热2min,然后在180℃下加热18min。
制备空穴传输层:将70μL的10mg/ml P3HT的氯苯溶液旋涂于钙钛矿层上,转速加速度为1500rpm/min,转速为3000rpm,旋转时间为30s。随后,使用加热台将旋涂好的空穴传输层的样本在120℃下预加热5min。
热蒸镀金属电极层:采用热蒸发镀膜机,在~6×10-4Pa真空下,热蒸镀850nm的银,形成金属电极层。
本实施案例中得到的钙钛矿太阳能电池的性能参数如图6所示,该电池的能量转换效率高,开路电压、短路电流和填充因子都得到了改善。根据图7湿度稳定性测试,可知该电池可在湿度为10~20%RH的空气中保存9天后,效率依然维持70%以上,相较与传统器件,使用稳定性大幅增加。
实施例2
一种二维钙钛矿基底调控生长梯度相变型的高质量全无机钙钛矿薄膜及其器件的制备方法,包括以下步骤:
前处理:选择方块电阻15Ω、透光率90%的FTO作为导电玻璃衬底材料,然后依次用乙醇、丙酮、异丙醇超声清洗15min,然后吹干。
制备TiO2电子传输层:将70μL的7-10%二异丙氧二(乙氧乙酰乙酰)合酞的正丁醇溶液旋涂在洗净吹干后的FTO导电玻璃上,转速加速度为1500rpm/min,转速为3000rpm,旋涂时间为30s。随后,使用加热台将旋涂好的电子传输层的样本在125℃下预加热5min,待冷却后放入马弗炉中,加热至450℃并持续一小时。
旋涂二维钙钛矿层:将1mg PBAAc(醋酸苯丁铵)与HPbI3按照摩尔比1:1混合溶于1ml DMF溶液中,将40μL的二维钙钛矿前驱液动态旋涂于沉积好的TiO2电子传输层上,转速为6000rpm,旋涂时间为30s。随后,使用加热台将旋涂好的二维钙钛矿层的样本在120℃下预加热2min,然后将样本在180℃下加热5min。
制备钙钛矿层:将45μL的0.6M CsPbI3的DMF溶液旋涂于二维钙钛矿层上,转速加速度为1500rpm/min,转速为3000rpm,旋转时间为30s。随后,使用加热台将旋涂好的钙钛矿层的样本在70℃下预加热2min,然后在180℃下加热18min。
制备空穴传输层:将70μL的10mg/ml P3HT的氯苯溶液旋涂于钙钛矿层上,转速加速度为1500rpm/min,转速为3000rpm,旋转时间为30s。随后,使用加热台将旋涂好的空穴传输层的样本在120℃下预加热5min。
热蒸镀金属电极层:采用热蒸发镀膜机,在~6×10-4Pa真空下,热蒸镀850nm的银,形成金属电极层。
本实施案例中得到的钙钛矿太阳能电池的性能参数如图8所示,该电池的能量转换效率高,开路电压、短路电流和填充因子都得到了改善。

Claims (9)

1.一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,其特征在于:包括如下步骤:
第一步,预热基底;
第二步,旋涂有机铵盐与铅卤酸的有机溶剂混合液;
第三步,预退火、退火,得到二维钙钛矿衬底;
第四步,预热二维钙钛矿衬底;
第五步,旋涂全无机钙钛矿前驱液;
第六步,预退火、退火,得到梯度相变型全无机钙钛矿薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,其特征在于:第一步中所述基底包括涂有TiO2层或SnO2层的氟掺杂氧化锡导电玻璃或铟锡氧化物导电玻璃基底,预热温度为90~120℃。
3.根据权利要求1所述的一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,其特征在于:第二步中所述有机铵盐包括苯乙基碘化铵、二乙基苯铵、苯基铵醋酸盐和环己基铵盐中的一种或多种的混合物,所述铅卤酸包括铅碘酸和铅溴酸中的一种或多种的混合物,所述有机溶剂包括甲酰胺、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或者多种的混合物,有机铵盐与铅卤酸的摩尔比为1:1~1:1.3,有机铵盐与有机溶剂的配比为0.5mg:1mL~2mg:1mL,二维钙钛矿混合溶液搅拌时间为5-10min。
4.根据权利要求1所述的一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,其特征在于:第二步中所述旋涂方式为动态旋涂,旋涂转速为5500~6000rpm,旋涂时间为25~35s。
5.根据权利要求1所述的一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,其特征在于:第三步中所述预退火温度为90~120℃,预退火时间为1~3min,退火温度为150~180℃,退火时间为5~10min。
6.根据权利要求1所述的一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,其特征在于:第四步中所述二维衬底预热的温度为25~70℃。
7.根据权利要求1所述的一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,其特征在于:第五步中所述全无机钙钛矿前驱液为碘化铯、卤化铅与有机溶剂的混合物,卤化铅包括碘化铅或溴化铅,有机溶剂包括甲酰胺、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或者多种混合物,碘化铯与有机溶剂的配比为156mg:1mL~182mg:1mL,碘化铯与卤化铅的摩尔比为1:1~1:1.1。
8.根据权利要求1所述的一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,其特征在于:第五步中所述旋涂方式为静态旋涂,转速为2500~3000rpm,转速加速度为1500~2000rpm/min,旋转时间为25~35s。
9.根据权利要求1所述的一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法,其特征在于:第六步中预退火温度为50-80℃,预退火时间为1-3min,退火温度为170~190℃,退火时间为15-20min。
CN202111311439.2A 2021-11-08 2021-11-08 一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法 Active CN114031310B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111311439.2A CN114031310B (zh) 2021-11-08 2021-11-08 一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111311439.2A CN114031310B (zh) 2021-11-08 2021-11-08 一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114031310A true CN114031310A (zh) 2022-02-11
CN114031310B CN114031310B (zh) 2023-09-19

Family

ID=80143103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111311439.2A Active CN114031310B (zh) 2021-11-08 2021-11-08 一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114031310B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016123399A1 (en) * 2015-01-28 2016-08-04 Nutech Ventures Systems and methods for fabricating single crystal photovoltaic perovskite materials and devices incorporating the same
CN110518128A (zh) * 2019-08-26 2019-11-29 陕西师范大学 一种aci型二维钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN110783467A (zh) * 2019-11-13 2020-02-11 西南石油大学 一种高质量二维钙钛矿薄膜的制备方法
CN111792851A (zh) * 2020-07-24 2020-10-20 西安电子科技大学 高稳定性的全无机CsPbI2Br钙钛矿薄膜及制备方法
CN112490369A (zh) * 2020-11-18 2021-03-12 北京大学深圳研究生院 半导体材料的制备方法、钙钛矿半导体器件及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016123399A1 (en) * 2015-01-28 2016-08-04 Nutech Ventures Systems and methods for fabricating single crystal photovoltaic perovskite materials and devices incorporating the same
CN110518128A (zh) * 2019-08-26 2019-11-29 陕西师范大学 一种aci型二维钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN110783467A (zh) * 2019-11-13 2020-02-11 西南石油大学 一种高质量二维钙钛矿薄膜的制备方法
CN111792851A (zh) * 2020-07-24 2020-10-20 西安电子科技大学 高稳定性的全无机CsPbI2Br钙钛矿薄膜及制备方法
CN112490369A (zh) * 2020-11-18 2021-03-12 北京大学深圳研究生院 半导体材料的制备方法、钙钛矿半导体器件及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114031310B (zh) 2023-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110246967B (zh) 一种低温制备柔性钙钛矿太阳能电池的方法
CN109873082B (zh) 一种基于界面改性剂的钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN106384785B (zh) 一种锡掺杂甲基铵基碘化铅钙钛矿太阳能电池
CN109560197B (zh) 一种基于极化的铁电钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN104377304A (zh) 钙钛矿基薄膜太阳电池及其制备方法
US11476432B2 (en) Inverted thick 2D hybrid perovskite solar cell insensitive to film thickness and method for preparing the same
CN110350092B (zh) 一种具有双电子传输层和双空穴传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN111599923A (zh) 一种提高钙钛矿太阳能电池效率的方法
CN109786555B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN110854274A (zh) 一种钙钛矿形核过程的调控方法、钙钛矿薄膜基太阳能电池的制备方法
CN112467043B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制作方法
CN109300805A (zh) 真空控制CsPbIxBr3-x钙钛矿生长的方法和光伏器件
CA3142542A1 (en) Doped mixed cation perovskite materials and devices exploiting same
CN111952455B (zh) 一种离子液体型有机大体积胺分子盐制备低维锡基钙钛矿薄膜及其太阳能电池和应用
CN108321299A (zh) 一种低维无铅钙钛矿薄膜及其无铅钙钛矿太阳能电池制备方法
CN114141953A (zh) 一种钙钛矿前驱溶液及其制备方法和钙钛矿太阳能电池
CN114284439A (zh) 一种在高湿度环境下制备CsPbI3钙钛矿薄膜及其高效太阳能电池的方法及应用
CN109671848B (zh) CuPbSbS3新型薄膜太阳能电池及其制备方法
CN113130762A (zh) 太阳能电池的吸光层材料、三元阳离子钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN110634965B (zh) 一种全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN114031310B (zh) 一种二维钙钛矿衬底调控生长梯度相变型全无机钙钛矿薄膜的方法
CN111403606A (zh) 一种掺杂番茄红素的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
KR101653184B1 (ko) 태양전지 광흡수층 제조방법 및 이에 따라 제조되는 태양전지 광흡수층
CN109768162A (zh) 一种低维氯化钙钛矿薄膜及太阳能电池制备方法
CN115568233A (zh) 一种钙钛矿本征偶极子定向排列的有机-无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant