CN114628586A - 钙钛矿薄膜的制备方法 - Google Patents

钙钛矿薄膜的制备方法 Download PDF

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CN114628586A CN202011465222.2A CN202011465222A CN114628586A CN 114628586 A CN114628586 A CN 114628586A CN 202011465222 A CN202011465222 A CN 202011465222A CN 114628586 A CN114628586 A CN 114628586A
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Abstract

本申请涉及材料基因工程技术领域，提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法。本申请提供的制备方法包括：提供墨水，墨水包括：第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液；将第一钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上，进行第一退火处理，形成第一钙钛矿供体薄膜；将第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于第一钙钛矿供体薄膜上，进行第二退火处理。通过利用喷墨打印工艺来实现分步定量沉积第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液，实现了对合成的钙钛矿薄膜的精确操控，过程全自动化并具有良好的重复性，将该制备方法用于钙钛矿材料的高通量筛选和优化，可获得现有钙钛矿薄膜制备工艺所无法比拟的效果。

Description

钙钛矿薄膜的制备方法
技术领域
本申请属于材料基因工程技术领域，尤其涉及一种钙钛矿薄膜的制备方法。
背景技术
由于具有卓越的光电性能和低温溶液制备工艺，钙钛矿材料近年来在光伏领域备受全球学术界和产业界的关注。在光伏领域，钙钛矿材料指的是由金属卤化物与阳离子杂化形成的半导体材料，其化学式表示为ABX3，A主要为有机阳离子或无机金属阳离子，如甲基胺CH3NH3 +、甲脒HC(NH2)2 +、Cs+等；B主要为二价金属阳离子Pb2+、Sn2+等；X则为Cl-、Br-、I-等卤素阴离子。钙钛矿材料被广泛应用于光伏领域不同的方向，并取得了优异的性能，其中，应用了钙钛矿材料的钙钛矿太阳能电池的发展突飞猛进，仅在十几年内其光电转换效率就由刚问世时的3.8％提升到了25％以上。
如何制备出具有高结晶性、晶粒致密均匀的钙钛矿薄膜是获得高效率光伏器件的关键因素。目前，钙钛矿薄膜主要使用旋涂法制备，然而由于旋涂法本身的缺陷容易造成大面积制备时薄膜不均匀，只适用于小面积合成，同时，材料使用率低，而且，难以精确控制两步法沉积中各钙钛矿供体的比例，无法实现对合成的钙钛矿薄膜的精确操控。
钙钛矿材料的组分种类繁多，包括有机-无机杂化铅卤钙钛矿、全无机铅卤钙钛矿、低铅以及非铅钙钛矿等，不同的钙钛矿材料制得的钙钛矿薄膜对光伏器件的光电效率的提升作用不同，研究和开发新型化学组成的钙钛矿材料是提高材料光电性能、调整材料带隙、提高材料稳定性，进而提升器件效率的有效途径。然而，由于现有钙钛矿薄膜制备工艺无法实现对合成的钙钛矿薄膜的精确操控，这不利于钙钛矿材料的高通量筛选和优化，限制了高效率钙钛矿光电器件的规范化应用。
发明内容
本申请的目的在于提供一种钙钛矿薄膜的制备方法，旨在解决现有钙钛矿薄膜制备工艺不利于钙钛矿材料的高通量筛选和优化的问题。
本申请采用的技术方案如下：
本申请提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：
提供墨水，所述墨水包括：第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液；
将所述第一钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上，进行第一退火处理，形成第一钙钛矿供体薄膜；
将所述第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于所述第一钙钛矿供体薄膜上，进行第二退火处理。
本申请所提供的钙钛矿薄膜的制备方法，采用喷墨打印工艺，分步在基底上沉积不同的钙钛矿供体溶液来制备钙钛矿薄膜，通过利用喷墨打印工艺来实现分步定量沉积第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液，以精确控制用于合成钙钛矿薄膜的各钙钛矿供体的比例，从而合成具有特定分子组成的钙钛矿薄膜，进而实现对合成的钙钛矿薄膜的精确操控，过程全自动化并具有良好的重复性，将该制备方法用于钙钛矿材料的高通量筛选和优化，可获得现有钙钛矿薄膜制备工艺所无法比拟的效果。通过上述制备方法制得的钙钛矿薄膜具有结晶度高、相均匀性好、晶粒尺寸均匀、覆盖度良好的特点，方法简单，操作简便，适用于钙钛矿薄膜的工业化制备与应用。
附图说明
图1是多通道喷墨打印系统的结构示意图；
图2是实施例2制得的钙钛矿薄膜CsPbBr3的SEM图；
图3是有效面积为0.04cm2的钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压(J-V)特征曲线，其中，横坐标Voltage为电压，Current density为电流密度。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法，用于钙钛矿材料的高通量筛选和优化，制备方法包括以下步骤：
S01、提供墨水，墨水包括：第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液；
S02、将第一钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上，进行第一退火处理，形成第一钙钛矿供体薄膜；
S03、将第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于第一钙钛矿供体薄膜上，进行第二退火处理。
不同于现有采用旋涂法或刮涂法制备钙钛矿薄膜的方法，本申请实施例采用喷墨打印工艺，分步在基底上沉积不同的钙钛矿供体溶液来制备钙钛矿薄膜，通过利用喷墨打印工艺来实现分步定量沉积第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液，以精确控制用于合成钙钛矿薄膜的各钙钛矿供体的比例，从而合成具有特定分子组成的钙钛矿薄膜，进而实现对合成的钙钛矿薄膜的精确操控，过程全自动化并具有良好的重复性，将该制备方法用于钙钛矿材料的高通量筛选和优化，可获得现有钙钛矿薄膜制备工艺所无法比拟的效果。方法简单，操作简便，适用于钙钛矿薄膜的工业化制备与应用。
具体地，步骤S01中，第一钙钛矿供体溶液为溶解有第一钙钛矿供体的溶液，第二钙钛矿供体溶液为溶解有第二钙钛矿供体的溶液，第一钙钛矿供体和第二钙钛矿供体均为合成钙钛矿薄膜的底物，通过第一钙钛矿供体和第二钙钛矿供体之间的相互作用以合成钙钛矿薄膜。
可以理解的是，本申请实施例的第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液的组成与所要制备的具体钙钛矿薄膜相对应。
一些实施例中，第一钙钛矿供体溶液为BX2溶液，第二钙钛矿供体溶液为AX溶液，其中，B为二价金属阳离子，A为一价金属阳离子，X为Cl-、Br-、I-、SCN-或Ac-中的至少一种。如此，使得后续合成的钙钛矿薄膜为全无机钙钛矿薄膜。由于全无机钙钛矿材料在溶液中的溶解性较低，先形成BX2溶液和AX溶液，再依次在基底上进行喷墨打印，有利于提升墨水中打印材料的浓度，从而提高全无机钙钛矿薄膜的合成效率，并一定程度上提高钙钛矿薄膜的薄膜质量。
在上一实施例的基础上，本申请实施例对第一钙钛矿供体溶液中的BX2浓度以及对第二钙钛矿供体溶液中的AX浓度分别进行了优化调整，在设定的喷墨打印参数一定的条件下，可进一步提高对合成钙钛矿薄膜的操控精度。一些实施例中，第一钙钛矿供体溶液中的BX2的浓度为0.01-1.5mol/L，第二钙钛矿供体溶液中的AX的浓度为0.01-1.5mol/L。
第一钙钛矿供体溶液中用于溶解BX2的溶剂可选为本领域的常规溶剂，一些实施例中，第一钙钛矿供体溶液的溶剂选自二甲基酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酯(GBL)重的至少一种。
第二钙钛矿供体溶液中用于溶解AX的溶剂可选为本领域的常规溶剂，一些实施例中，第二钙钛矿供体溶液的溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、环己烷、水中的至少一种。
步骤S02中，将第一钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上，进行第一退火处理，形成第一钙钛矿供体薄膜。
将第一钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上，以使得第一钙钛矿供体溶液能在基底上形成第一钙钛矿供体溶液湿膜。
其中，基底作为形成钙钛矿薄膜的载体，可选为本领域的常规材料，使得该基底对第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液惰性，且不影响钙钛矿薄膜的形成即可。一些实施例中，形成基底的材料选自玻璃、ITO、FTO、PET、Meso-TiO2、PETDOT：PSS、NiO2、SnO2中的至少一种。
为了在短时间内完成薄膜制备，实现高通量喷墨打印钙钛矿薄膜，喷墨打印使用多通道喷墨打印系统。如图1所示，多通道喷墨打印系统由墨水池、墨水池气压控制器、压电信号源、压电喷头、温度控制器、液滴观测显微镜和电脑组成，其中，墨水池包括多个通道，每一个通道对应一种特定的钙钛矿供体溶液，多种钙钛矿供体溶液通过各自对应的压电喷头打印在基底上，使得多种钙钛矿供体溶液可依次打印在同一玻璃基底上，通过控制每个喷头的打印点进而形成混合钙钛矿薄膜。本申请实施例所提供的方法在利用喷墨打印可实现对合成的钙钛矿薄膜的精确操控的基础上，通过利用多通道喷墨打印系统，可加速钙钛矿材料的高通量筛选和优化，推动钙钛矿太阳能电池的应用。
一些实施例中，喷墨打印采用多通道喷墨打印系统，上述制备方法还包括：
将第一钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上的步骤之前，将第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液分别注入多通道喷墨打印系统的墨水池的不同通道中。
在上一实施例的基础上，本申请实施例进一步调节了喷墨打印的工艺条件，例如液滴体积、液滴间距、液滴飞行速度、打印行间距、打印喷头的飞行速度、打印喷头的温度、基底温度和信号频率等，以进一步提高合成钙钛矿薄膜的打印精度，并保证打印结果的重复性。
一些实施例中，喷墨打印的液滴体积为60-120pL，液滴间距为10-350μm，打印行间距为10-350μm，液滴飞行速度为0.5-2.5m/s，打印喷头的飞行速度为5-15mm/s。如此，保证打印结果的重复性，实现精确打印具有特定分子组成的钙钛矿薄膜。其中，控制液滴体积在60-120pL内，保证多通道喷墨打印系统例如压电喷墨打印机能够稳定喷涂液滴的体积范围；液滴间距即代表打印平面方向上的两个液滴之间的距离，间距越小，代表着沉积的液滴数量越多，通过调整液滴间距为10-350μm，并配合上述液滴体积和上述第一钙钛矿供体溶液的浓度，以实现对合成的钙钛矿薄膜的高精度操控；液滴飞行速度影响相邻液滴之间的相互作用，液滴飞行速度小于0.5m/s时的液滴不够稳定，液滴飞行速度大于2.5m/s时会使液滴在基底上相互碰撞过程过于激烈，影响钙钛矿薄膜的均一性；打印行间距取决于单条喷涂线的宽度，打印行间距越小，沉积的墨水量越多，薄膜致密度越高，在液滴体积、液滴间距、液滴飞行速度和打印喷头的飞行速度控制在上述范围的条件下，调节打印行间距为10-350μm，在控制打印薄膜的厚度和致密度适中的同时实现打印薄膜的快速打印。进一步实施例中，打印喷头的温度为20℃-125℃，基底温度为20℃-150℃。适合的喷头温度有利于保证液滴在打印过程中的稳定性，合适的基板温度能加速溶剂的挥发，减少液滴在基板上扩散的程度，提高打印薄膜的均匀性，如此，以进一步提高打印结果的重复性。更进一步地，喷墨打印的信号频率优选为300-500Hz。信号频率大小与喷头每秒喷涂的点数多少呈正相关，但是，当信号频率大于500Hz时容易导致液滴稳定性下降，控制喷墨打印的信号频率优选为300-500Hz，可保证喷涂打印的综合性能最佳。
进行第一退火处理，以去除在基底上形成的第一钙钛矿供体溶液湿膜中的溶剂，以形成呈干膜状态的第一钙钛矿供体薄膜。一些实施例中，进行第一退火处理的步骤包括：在惰性气体气氛和/或相对湿度小于40％的空气下50℃-100℃退火5-120分钟。在惰性气体气氛和/或相对湿度小于40％的空气下进行退火处理，可防止空气湿度过高导致形成的薄膜和水反应发生分解，控制空气的湿度小于40％有利于形成大晶粒尺寸的薄膜，在此基础上，控制在50℃-450℃退火5-30分钟，可保证形成的钙钛矿薄膜具有良好的结晶性以及较低的薄膜缺陷态。
步骤S03中，将第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于第一钙钛矿供体薄膜上，进行第二退火处理。
将第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于第一钙钛矿供体薄膜上，以使得第二钙钛矿供体溶液覆盖在第一钙钛矿供体薄膜上，并渗入到第一钙钛矿供体的内部和底部，从而使得第一钙钛矿供体和第二钙钛矿供体反应形成钙钛矿材料。
将第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于第一钙钛矿供体薄膜上的步骤中，与步骤S02相同，喷墨打印使用多通道喷墨打印系统。一些实施例中，喷墨打印的液滴体积为60-120pL，液滴间距为10-350μm，液滴飞行速度为0.5-2.5m/s，打印喷头的飞行速度为5-15mm/s，打印行间距为10-350μm。进一步实施例中，喷墨打印的信号频率优选为300-500Hz。
进行第二退火处理，以去除由第二钙钛矿供体溶液引入的溶剂，并促进形成晶相均匀纯净的高质量钙钛矿薄膜。一些实施例中，进行第二退火处理的步骤包括：在惰性气体气氛和/或相对湿度小于40％的空气下50℃-450℃退火5-30分钟。在惰性气体气氛和/或相对湿度小于40％的空气下进行退火处理，可防止空气湿度过高导致形成的薄膜和水反应发生分解，控制空气的湿度小于40％有利于形成大晶粒尺寸的薄膜，在此基础上，控制在50℃-450℃退火5-30分钟，可保证形成的钙钛矿薄膜具有良好的结晶性以及较低的薄膜缺陷态。
在上述实施例的基础上，本申请实施例选择特定的第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液，合成了具有特定分子组成的钙钛矿薄膜，实现对合成的钙钛矿薄膜的精确操控。
一些实施例中，BX2溶液为PbBr2溶液，AX溶液为CsBr溶液，进行第二退火处理后形成的薄膜为CsPb2Br5薄膜。进一步实施例中，上述制备方法还包括：将第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于CsPb2Br5薄膜上，在45℃-120℃下保持1-20分钟后在50℃-450℃退火5-30分钟，形成CsPbBr3薄膜。更进一步实施例中，上述制备方法还包括：将第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于CsPbBr3薄膜上，在45℃-120℃下保持1-20分钟后在50℃-450℃退火5-30分钟，形成Cs4PbBr6薄膜。
在上述实施例的基础上，还可以利用本申请实施例所提供的制备方法高通量合成混合钙钛矿薄膜。
一些实施例中，墨水还包括：第三钙钛矿供体溶液和第四钙钛矿供体溶液，上述制备方法还包括：在进行第二退火处理的步骤之后，将第三钙钛矿供体溶液和第四钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上，以高通量合成混合钙钛矿薄膜。其中，第三钙钛矿供体溶液和第四钙钛矿供体溶液打印于基底上的顺序可参考所要制备的具体钙钛矿薄膜，可将第三钙钛矿供体溶液成膜于基底上形成第三钙钛矿供体薄膜，然后将第四钙钛矿供体溶液打印在第三钙钛矿供体薄膜上。此外，第三钙钛矿供体溶液和第四钙钛矿供体溶液的种类可参考所要制备的具体钙钛矿薄膜，包括但不限于AX溶液和BX2等。
一些实施例中，墨水还包括：第一钙钛矿前驱体溶液和第二钙钛矿前驱体溶液，制备方法还包括：在进行第二退火处理的步骤之后，将第一钙钛矿前驱体溶液和第二钙钛矿前驱体溶液喷墨打印于基底上，以高通量合成混合钙钛矿薄膜。其中，第一钙钛矿前驱体溶液为溶解有第一钙钛矿前驱体的溶液，将第一钙钛矿前驱体溶液喷墨打印于基底上并经退火处理可形成对应的钙钛矿薄膜；第二钙钛矿前驱体溶液为溶解有第二钙钛矿前驱体的溶液，将第二钙钛矿前驱体溶液喷墨打印于基底上并经退火处理可形成对应的钙钛矿薄膜。此外，将第一钙钛矿前驱体溶液和第二钙钛矿前驱体溶液喷墨打印于基底上的顺序可参考所要制备的具体钙钛矿薄膜，可分别将第一钙钛矿前驱体溶液和第二钙钛矿前驱体溶液喷墨打印于基底上的不同区域，例如相邻区域，也可以在将第一钙钛矿前驱体溶液成膜于基底上后在形成的薄膜上继续打印第二钙钛矿前驱体溶液，还可以在将第二钙钛矿前驱体溶液成膜于基底上后在形成的薄膜上继续打印第一钙钛矿前驱体溶液。
综上，本申请实施例通过采用多通道喷墨打印系统，分步在基底上喷墨打印不同的钙钛矿供体溶液，实现了自动化分步定量沉积不同的钙钛矿供体溶液，并通过控制喷墨打印参数在上述优化范围，配合控制钙钛矿供体溶液的浓度，实现了对第一钙钛矿供体和第二钙钛矿供体比例的精确控制，合成了具有特定分子组成的钙钛矿薄膜，从而实现对合成的钙钛矿薄膜的精确操控。此外，该方法过程全自动化并具有良好的重复性，将该制备方法用于钙钛矿材料的高通量筛选和优化，可获得现有钙钛矿薄膜制备工艺所无法比拟的效果。通过上述制备方法制得的钙钛矿薄膜具有结晶度高、相均匀性好、晶粒尺寸均匀、覆盖度良好的特点，方法简单，操作简便，适用于钙钛矿薄膜的工业化制备与应用。
以下通过实施例对本发明的实施进行举例说明。
实施例1
本实施例制备了一种钙钛矿薄膜CsPb2Br5，具体包括以下步骤：
(1)配制打印墨水
将PbBr2加入DMF和DMSO的混合溶剂(DMF和DMSO的体积比为4：1)中，60℃下加热搅拌2h，静置老化12h，过滤，得到PbBr2溶液，其中，PbBr2的浓度为0.6M。
将CsBr加入甲醇中，室温下搅拌2h，过滤，得到CsBr溶液，其中，CsBr的浓度为0.15M。
(2)制备钙钛矿薄膜CsPb2Br5
1)将PbBr2溶液和CsBr溶液分别注入压电喷墨打印机的墨水池的不同通道中。
2)制备PbBr2薄膜
调节喷墨打印参数：喷头与基底的距离为1mm，基底选择为meso-TiO2，喷头移动速度为10mm/s，液滴间距为150μm，行间距为150μm，基底温度控制在60℃，喷头温度控制在40℃，信号频率为300Hz，钙钛矿液滴大小为为100pL，液滴飞行速度为1.4m/s；
然后，将PbBr2溶液喷墨打印在基底上，在空气中于80℃退火60min，形成PbBr2薄膜。
3)制备CsPb2Br5薄膜
调节喷墨打印参数：喷头与基底的距离为1mm，喷头移动速度为10mm/s，液滴间距为75μm，行间距为150μm，基底与喷头均不加热，信号频率为300Hz，钙钛矿液滴大小为为100pL，液滴飞行速度为1.4m/s；
然后，将CsBr溶液喷墨打印在PbBr2薄膜上，在相对湿度小于40％的空气中于250℃退火8min，形成CsPb2Br5薄膜。
其中，本实施例涉及的化学反应包括：2PbBr2+CsBr→CsPb2Br5。
实施例2
本实施例制备了一种钙钛矿薄膜CsPbBr3，与实施例1的区别在于：在步骤(2)之后，将CsBr溶液喷墨打印在CsPb2Br5薄膜上，85℃保持5min后在相对湿度小于40％的空气中于250℃退火10min，形成CsPbBr3薄膜。
其中，本实施例涉及的化学反应包括：CsPb2Br5+CsBr→2CsPbBr3。
实施例3
本实施例制备了一种钙钛矿薄膜Cs4PbBr6，与实施例2的区别在于：在形成CsPbBr3薄膜之后，将CsBr溶液喷墨打印在CsPbBr3薄膜上，85℃保持5min后在空气中于250℃退火5min，形成Cs4PbBr6薄膜；
其中，本实施例涉及的化学反应包括：CsPbBr3+3CsBr→Cs4PbBr6。
对比例1
本对比例制备了一种钙钛矿薄膜，其与实施例2的区别在于：将喷墨打印法替换为旋涂法，将PbBr2溶液旋涂在基底上，退火后形成PbBr2薄膜；然后，将CsBr溶液旋涂在PbBr2薄膜上，退火后再将CsBr溶液旋涂在该退火后形成的薄膜上。
1、取实施例2制得的钙钛矿薄膜CsPbBr3，采用扫描电子显微镜(SEM)观察该薄膜的表面形貌。如图2所示，本实施例制得的钙钛矿薄膜CsPbBr3结晶度高、晶粒尺寸均匀、表面平整致密。
2、分别取实施例2制得的钙钛矿薄膜CsPbBr3和对比例1制备的钙钛矿薄膜作为钙钛矿太阳能电池的吸收层，并在该吸收层上刷涂一层碳浆，然后95℃退火20min，制得全无机碳基钙钛矿太阳能电池。
将上述全无机碳基钙钛矿太阳能电池进行性能测试，图3为有效面积为0.04cm2的钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压(J-V)特征曲线，经计算，由实施例2制备的钙钛矿薄膜形成的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)为8.37％，短路电流(JSC)为7.13mA/cm2，开路电压(VOC)为1.49V，填充因子(FF)为78.8％；由对比例1制备的钙钛矿薄膜形成的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)为4.63％，短路电流(JSC)为7.47mA/cm2，开路电压(VOC)为1.12V，填充因子(FF)为55.2％。显然，采用本实施例制备的钙钛矿薄膜制得的钙钛矿太阳能电池具有良好的电池效率。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，用于钙钛矿材料的高通量筛选和优化，所述制备方法包括以下步骤：
提供墨水，所述墨水包括：第一钙钛矿供体溶液和第二钙钛矿供体溶液；
将所述第一钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上，进行第一退火处理，形成第一钙钛矿供体薄膜；
将所述第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于所述第一钙钛矿供体薄膜上，进行第二退火处理。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷墨打印采用多通道喷墨打印系统，所述制备方法还包括：
将所述第一钙钛矿供体溶液喷墨打印于基底上的步骤之前，将所述第一钙钛矿供体溶液和所述第二钙钛矿供体溶液分别注入所述多通道喷墨打印系统的墨水池的不同通道中。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述喷墨打印的液滴体积为60-120pL，液滴飞行速度为0.5-2.5m/s，液滴间距为10-350μm，打印行间距为10-350μm，打印喷头的飞行速度为5-15mm/s。
4.如权利要求1至3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一钙钛矿供体溶液为BX2溶液，所述第二钙钛矿供体溶液为AX溶液，其中，B为二价金属阳离子，A为一价金属阳离子，X为Cl-、Br-、I-、SCN-或Ac-中的至少一种。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一钙钛矿供体溶液中的BX2的浓度为0.01-1.5mol/L；和/或
所述第二钙钛矿供体溶液中的AX的浓度为0.01-1.5mol/L。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，进行第一退火处理的步骤包括：在惰性气体气氛和/或相对湿度小于40％的空气下50℃-100℃退火5-120分钟；和/或
进行第二退火处理的步骤包括：在惰性气体气氛和/或相对湿度小于40％的空气下50℃-450℃退火5-30分钟。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述BX2溶液为PbBr2溶液，所述AX溶液为CsBr溶液，进行第二退火处理后形成的薄膜为CsPb2Br5薄膜。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将所述第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于所述CsPb2Br5薄膜上，在45℃-120℃下保持1-20分钟后在50℃-450℃退火5-30分钟，形成CsPbBr3薄膜。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将所述第二钙钛矿供体溶液喷墨打印于所述CsPbBr3薄膜上，在45℃-120℃下保持1-20分钟后在50℃-450℃退火5-30分钟，形成Cs4PbBr6薄膜。
10.如权利要求1至3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述墨水还包括：第三钙钛矿供体溶液和第四钙钛矿供体溶液，所述制备方法还包括：在进行第二退火处理的步骤之后，将所述第三钙钛矿供体溶液和所述第四钙钛矿供体溶液喷墨打印于所述基底上，以高通量合成混合钙钛矿薄膜；或
所述墨水还包括：第一钙钛矿前驱体溶液和第二钙钛矿前驱体溶液，所述制备方法还包括：在进行第二退火处理的步骤之后，将所述第一钙钛矿前驱体溶液和所述第二钙钛矿前驱体溶液喷墨打印于所述基底上，以高通量合成混合钙钛矿薄膜。
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CN117623373A (zh) * 2023-11-17 2024-03-01 中山大学 一种CsPbBr3钙钛矿薄膜及其制备方法和应用

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