CN115394927A - 钙钛矿薄膜、晶种辅助成膜方法、钙钛矿太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本申请属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿薄膜、晶种辅助成膜方法、钙钛矿太阳能电池。本申请第一方面提供了一种钙钛矿薄膜，包括基体和基体表面结合的钙钛矿薄膜层，钙钛矿薄膜层是由含全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上形成。在全无机钙钛矿量子点和钙钛矿前驱体溶液协同作用下，能够改善钙钛矿薄膜的缺陷。本申请钙钛矿薄膜层具有应用于其他光电信息功能材料领域，例如光电探测器、LED发光器件和场效应晶体管等的前景。在钙钛矿前驱体溶液的混合溶液成膜的过程，全无机钙钛矿量子点作为晶种，可诱导其结晶，快速成膜，进而解决了钙钛矿薄膜成膜困难、效率偏低的问题。
Description
技术领域
本申请属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿薄膜、晶种辅助成膜方法、钙钛矿太阳能电池。
背景技术
与传统晶硅和无机薄膜太阳电池相比，钙钛矿太阳电池因其制备过程简单且成本低而得到广泛研究。2009年Miyasaka课题组首次报道制备出光电转换效率为3.8％，开路电压为0.96V的CH3NH3PbI3钙钛矿太阳电池，开启了钙钛矿太阳电池的研究。Park和Gratzel等在2012年制备出CH3NH3PbI3的全固态电池器件，光电转换效率达到9.7％。自此以后，钙钛矿太阳电池的研究在国内外得到迅猛展开：2015年Jeon等将转换效率提高到20％；到2018年Jaemin Lee课题组用次联苯甲酮等物质作为空穴传输层，转化效率达到23.3％；近期美国国家可再生能源实验室(NREL，National Renewable Energy Laboratory)更新的“电池实验室最高效率”图显示，由韩国化学技术研究所和麻省理工研发的单节钙钛矿太阳能电池的效率再创新高，达到25.7％，实现了对现有多晶硅、铜铟镓硒薄膜等商业化太阳能电池的超越。而且钙钛矿太阳电池的稳定性也显著提高，技术市场化正成为该领域的研究热点。
然而，钙钛矿太阳电池要实现最终的商业化需要克服两个主要问题，分别是稳定性和成膜制备工艺。传统的制备方法对钙钛矿成膜的过程缺乏有效控制，从而导致较多缺陷的形成，例如MA或者FA空位缺陷、0价Pb缺陷，Pb-I的反位缺陷等。因此，无法高重现性获得高质量薄膜，并且器件的稳定性较差。
发明内容
针对现有技术本申请的目的在于提供一种钙钛矿薄膜、晶种辅助成膜方法、钙钛矿太阳能电池，旨在解决现有钙钛矿膜稳定性较差，且传统的钙钛矿膜制备方法对钙钛矿成膜的过程缺乏有效控制，从而导致制备好的钙钛矿膜中存在较多缺陷的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
本申请第一方面提供了一种钙钛矿薄膜，包括基体和基体表面结合的钙钛矿薄膜层，钙钛矿薄膜层是由含全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上形成。
本申请提供的钙钛矿薄膜是由含全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上形成。在全无机钙钛矿量子点和钙钛矿前驱体溶液协同作用下，能够改善钙钛矿薄膜的缺陷。与现有薄膜相比，能够改善MA或者FA空位缺陷、0价Pb缺陷，Pb-I的反位缺陷，如果将钙钛矿薄膜可以应用于制备电子器件，能够提高电子器件的稳定性。因此，本申请实施例钙钛矿薄膜层具有应用于其他光电信息功能材料领域，例如光电探测器、LED发光器件和场效应晶体管等的前景。另外，在钙钛矿前驱体溶液的混合溶液成膜的过程，全无机钙钛矿量子点作为晶种，可诱导其结晶，快速成膜，进而解决了钙钛矿薄膜成膜困难、效率偏低的问题。
本申请第二方面提供了一种晶种辅助成膜方法，包括如下步骤：
将全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上通过反溶剂处理方式形成钙钛矿湿膜；
对所述钙钛矿湿膜进行退火处理，得到钙钛矿薄膜。
本申请实施例提供的晶种辅助成膜方法。将全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上通过反溶剂处理方式形成钙钛矿湿膜，以便形成钙钛矿薄膜。对钙钛矿湿膜进行退火处理，可形成钙钛矿薄膜，其中，全无机钙钛矿量子点结构稳定且尺寸均一可调，全无机钙钛矿量子点作为钙钛矿晶粒的生长位点，可调控钙钛矿薄膜生长的结晶动力学，改善钙钛矿薄膜成膜困难、效率偏低和有机无机杂化钙钛矿稳定性差的缺陷，进而提高钙钛矿薄膜的稳定性以及光电性能。
本申请第三方面提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括光吸收层，光吸收层上述文中的钙钛矿薄膜。
本申请中全无机钙钛矿量子点作为晶种辅助生长的高质量钙钛矿薄膜应用于钙钛矿太阳能电池中，能够提高太阳能电池光电性能和使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种钙钛矿太阳能电池结构图；
图2为本发明实施例提供的另一种钙钛矿太阳能电池结构图。
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。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b，或c中得至少一项(个)”，或，“a,b，和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施条例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施条例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施条例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语第一、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施条例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种钙钛矿薄膜，包括基体和基体表面结合的钙钛矿薄膜层，钙钛矿薄膜层是由含全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上形成。
本申请实施例提供的钙钛矿薄膜是由含全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上形成。第二方面，在全无机钙钛矿量子点和钙钛矿前驱体溶液协同作用下，能够改善钙钛矿薄膜的缺陷，本申请实施例提供的钙钛矿薄膜与现有薄膜相比，能够改善MA或者FA空位缺陷、0价Pb缺陷，Pb-I的反位缺陷，如果将本申请实施例钙钛矿薄膜应用于制备电子器件，能够提高电子器件的稳定性。因此，本申请实施例钙钛矿薄膜具有应用于其他光电信息功能材料领域，例如光电探测器、LED发光器件和场效应晶体管等的潜景。第二方面，在钙钛矿前驱体溶液的混合溶液成膜的过程，全无机钙钛矿量子点作为晶种，可诱导其结晶，快速成膜，进而解决了钙钛矿薄膜成膜困难、效率偏低的问题。
在一些实施例中，钙钛矿前驱体溶液包括ABY1Y2Y3的杂化钙钛矿材料，其中，A为甲脒阳离子、甲胺阳离子的中的至少一种，B为铅离子、锡离子中的至少一种，Y1、Y2、Y3各自独立地选自碘离子、溴离子、氯离子中的任一种，具有良好的光电转换率，且能够降低生产成本。
在一些实施例中，全无机钙钛矿量子点的结构式为CsPbX1X2X3，其中，X1、X2、X3各自独立地选自碘离子、溴离子、氯离子中的任一种，组分可调，其中全无机钙钛矿量子点的组分可调。上述文中的ABY1Y2Y3的杂化钙钛矿材料与上述文中的CsPbX1X2X3全无机钙钛矿量子点协同作用，可进一步提高钙钛矿薄膜中的MA或者FA空位缺陷、0价Pb缺陷，Pb-I的反位缺陷的效果，提高钙钛矿薄膜稳定性以及光电性能。
在一些实施例中，以钙钙钛矿前驱体溶液的质量百分比为100％计，全无机钙钛矿量子点的质量百分浓度为0.1～1％。上述文中的钙钛矿薄膜的厚度为0.5～1微米，厚度适中，钙钛矿薄膜层中所含晶粒的粒径为0.5～1微米，且晶粒均一。钙钛矿薄膜层的粗糙度小于20nm，平整度高。
本申请实施例第二方面提供了一种晶种辅助成膜方法，包括如下步骤：
步骤S10：将全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上通过反溶剂处理方式形成钙钛矿湿膜；
步骤S20：对钙钛矿湿膜进行退火处理，得到钙钛矿薄膜。
本申请实施例提供的晶种辅助成膜方法，主要包括二个步骤。第一步，将全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上通过反溶剂处理方式形成钙钛矿湿膜，以便形成钙钛矿薄膜。第三步，对钙钛矿湿膜进行退火处理，可形成钙钛矿薄膜，其中，全无机钙钛矿量子点结构稳定，且尺寸均一可调，全无机钙钛矿量子点作为钙钛矿晶粒的生长位点，可调控钙钛矿薄膜生长的结晶动力学，改善钙钛矿薄膜成膜困难、效率偏低和有机无机杂化钙钛矿稳定性差的缺陷，进而提高钙钛矿薄膜稳定性以及光电性能。
在一些实施例中，上述步骤S10之前，还包括将全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液记性混合处理。
在一些实施例中，钙钛矿前驱体溶液的浓度为1.4～1.8mol/L，以便后续进行成膜处理。上述文中，钙钛矿前驱体溶液的溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、伽马丁内酯、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种，能够使全无机钙钛矿量子点和ABY1Y2Y3的杂化钙钛矿材料高度分散于溶剂中。
在一些实施例中，全无机钙钛矿量子点按照包括如下步骤方法制备：
将第一铅源和铯源进行混合处理，化合反应得到含有CsPbX1X2X3量子点的第一溶液，其中，X1、X2、X3各自独立地选自碘离子、溴离子、氯离子中的任一种，本申请实施例提供的全无机钙钛矿量子点的制备方法，可重复性高，可丰富CsPbX1X2X3量子点的结构，结构稳定，且尺寸均一。
在一些实施例中，第一铅源和铯源的物质量比为0.5～1：1。化合反应的温度为180～250℃。具体的，反应温度可为180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃，但并不限于此。
在一些实施例中，CsPbX1X2X3量子点的粒径为3～20nm，本申请实施例提供的全无机钙钛矿量子点，尺寸可调。具体的，CsPbX1X2X3量子点的粒径可为3nm、3.5nm、4nm、6nm、10nm、15nm、20nm，但并不限于此。
在一些实施例中，Pb源包括碘化铅、醋酸铅、硫氰化铅、溴化铅、氯化铅中的至少一种，Cs源包括醋酸铯、碘化铯、溴化铯、氯化铯、碳酸铯中的至少一种。在一些具体实施例中，前驱物溶液使用以碘化铅(PbI2)、溴化铅(PbBr2)和氯化铅(PbCl2)作为铅源，以甲胺氢碘酸盐(MAI)和甲眯氢碘酸盐(FAI)作为A位阳离子源，调控不同组分比例，可以得到不同带隙的钙钛矿材料的前驱物溶液。
在一些实施例中，Pb源为碘化铅，Cs源为碘化铯，全无机钙钛矿量子点包括如下制备步骤：
步骤S30：将碘化铅和所述碘化铯进行第三混合处理，得到含有CsPbI3量子点的第二溶液；
步骤S40：将第二铅源和配体在十八烯中进行第四混合处理，得到第三溶液；
步骤S50：将第二溶液和分散液进行第五混合处理，得到第四溶液；
步骤S60：将第三溶液和第四溶液进行第六混合处理，置换反应得到含有CsPbX1X2X3量子点的第五溶液。
本申请实施例提供的全无机钙钛矿量子点采用热注入法合成，主要包括四个步骤。第一步，以碘化铅(PbI2)作为Pb源，以碳酸铯(Cs2CO3)作为Cs源，将二者在高温下互相混合即可反应生成尺寸均一、具有纳米方块形貌、高稳定性的立方相CsPbI3量子点。第二步，将溴化铅(PbBr2)、氯化铅(PbCl2)加入配体在十八烯中进行高温溶解。第三步，将含有CsPbI3钙钛矿量子点和分散液进行混合处理，得到含有高度分散的CsPbI3钙钛矿量子点的第四溶液，以便于后续进行置换反应。第四步，将第三溶液和第四溶液进行混合处理，进行阴离子交换，即可获得不同阴离子组分的CsPbX1X2X3量子点。本申请实施例提供CsPbX1X2X3量子点的组分丰富，能够提高改善钙钛矿薄膜的缺陷的效果。
在一些实施例中，配体包括油酸或油胺中的至少一种，第二铅源包括溴化铅、氯化铅的至少一种，分散液包括甲苯、氯苯、正辛烷、四氯化碳中的至少一种，第二混合处理的温度为180～250℃。进一步，碘化铅和碘化铯的质量比为0.5～1：1，第二铅源和配体的质量比为1～5：1，第一溶液和分散液的质量比为0.1～0.5：1，第一溶液和第二溶液的质量比为0.01～0.5：1。
在一些实施例中，上述步骤S10中，将全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上通过反溶剂处理方式形成钙钛矿湿膜具体包括如下步骤：
将将全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上通过反溶剂处理方式形成钙钛矿湿膜旋涂在基体上形成钙钛矿湿膜，且旋涂的同时需要添加反溶剂，可得到钙钛矿薄膜。
在一些实施例中，旋涂的条件为3000～5000转30～60秒，反溶剂与分散液的质量比为1～10：1。上述文中反溶剂包括氯苯、乙醚或甲苯中的至少一种，以便后续使用一步反溶剂成膜的方式制备高质量有机无机杂化钙钛矿层。
本申请实施例第三方面提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括光吸收层，光吸收层上述文中的钙钛矿薄膜。
本申请实施例中全无机钙钛矿量子点作为晶种辅助生长的高质量钙钛矿薄膜应用于钙钛矿太阳能电池中，能够提高太阳能电池光电性能和使用寿命。
在一些实施例中，根据合理的电池器件结构，搭配导电基底、空穴传输层、电子传输层和金属电极组成完整的太阳能电池器件。该电池在获得24％以上的光电转换效率的同时，具有长期稳定的使用寿命，能够为未来的商业化发展提供技术基础。具体，钙钛矿太阳能电池的结构为：玻璃基底/阳极(ITO)/空穴传输层(PTAA)/钙钛矿吸光层/电子传输层(C60)/界面修饰层(BCP)/阴极(Ag)。
在一些实施例中，请参考图1所示，导电基底，其中，导电基底可沉淀有氧化铟锡(ITO)。另外，处理沉积有ITO的玻璃基底的方法为：对玻璃基底进行连续多步超声清洗，在每个超声波清洗槽中，依次加入清洁剂、去离子水丙酮、乙醇；超声清洗后对基底进行干燥；使用前，需要对ITO玻璃基底进行紫外灯照射处理。
在一些实施例中，请参考图1所示，空穴传输层层叠设置于玻璃基底表面上，其中，空穴传输层由含有聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)的材料形成。另外，PTAA空穴传输层的制备方法为：将PTAA粉末以2mg/mL的浓度溶解于氯苯中，充分溶解后，以5000转30秒的旋涂条件下涂布于ITO基底上，随后在100℃的热台下退火处理10分钟。
在一些实施例中，请参考图1所示，钙钛矿薄膜层叠设置于空穴传输层表面上。
在一些实施例中，请参考图1所示，电子传输层层叠设置于空穴传输层表面上，其中，电子传输层由含有富勒烯(C60)的材料形成，界面修饰层由含有二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲啰啉(BCP)的材料形成。另外，C60电子传输层和BCP界面修饰层的制备方法为：在真空度<10-5帕条件下通过热蒸发一次沉积C60层和BCP层，厚度分别为30纳米和6纳米。
在一些实施例中，请参考图1所示，金属电极层叠设置于电子传输层表面上，其中，金属电极是由含有Cu或者Ag的材料的形成的。另外，金属电极的制备的方法为：在真空度<10-5帕条件下通过热蒸发沉积，厚度为80～120纳米。
为使本申请上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例钙钛矿薄膜、晶种辅助成膜方法、钙钛矿太阳能电池的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种钙钛矿薄膜，包括PTAA基底和PTAA基底表面结合的钙钛矿薄膜层，钙钛矿薄膜层是由含CsPbI3全无机钙钛矿量子点与FAPbI3钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在PTAA基底上形成，其中，钙钛矿薄膜层的厚度为1微米。
实施例2
本实施例提供一种实施例1中的钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤S01：在180～250℃条件下，将碘化铅和碘化铯进行第三混合处理，得到含有CsPbI3量子点的第二溶液。
步骤S02：将甲脒碘化胺(FAI)、碘化铅(PbI2)和甲基氯化胺(MACl)按摩尔比1:1:0.2在手套箱中称量并溶于DMF/DMSO(体积比为4/1)混合溶液中，得到1.5～2.0摩尔每升浓度的FAPbI3钙钛矿前驱体溶液。
步骤S03：将FAPbI3钙钛矿前驱体溶液与全无机钙钛矿量子点CsPbI3按一定比例混合之后(CsPbI3物质的量占比1-5％)，得到含有全无机钙钛矿量子点CsPbI3的钙钛矿前驱体溶液。
步骤S04：随后将钙钛矿前驱体溶液滴在PTAA基底上，辅以3000-5000转30-60秒的旋涂条件，同时滴加150微升氯苯作为反溶剂，得到的钙钛矿薄湿膜。
步骤S05：将钙钛矿薄湿膜置于150℃下退火30分钟，最终获得钙钛矿薄湿膜(厚度为1微米)。
实施例3
本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的结构为：玻璃基底/阳极(ITO)/空穴传输层(PTAA)/实施例2中制备的钙钛矿吸光层/电子传输层(C60)/界面修饰层(BCP)/阴极(Ag)。
实施例4
本实施例提供了一种实施例1中钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤S04：处理沉积有ITO的玻璃基底：对玻璃基底进行连续多步超声清洗，在每个超声波清洗槽中，依次加入清洁剂、去离子水丙酮、乙醇；超声清洗后对基底进行干燥；使用前，需要对ITO玻璃基底进行紫外灯照射处理。
步骤S05：PTAA空穴传输层的制备：将PTAA粉末以2mg/mL的浓度溶解于氯苯中，充分溶解后，以5000转30秒的旋涂条件下涂布于ITO基底上，随后在100℃的热台下退火处理10分钟。
步骤S06：和实施例2的步骤相同，在此不再赘述。
步骤S07：C60电子传输层和BCP界面修饰层的制备：在真空度<10-5帕条件下通过热蒸发一次沉积C60层和BCP层，厚度分别为30纳米和6纳米。
步骤S08：金属电极的制备：金属电极主要是Cu或者Ag，在真空度<10-5帕条件下通过热蒸发沉积，厚度为80-120纳米。
实施例5
本实施例提供了一种钙钛矿薄膜，包括PTAA基底和PTAA基底表面结合的钙钛矿薄膜层，钙钛矿薄膜层是由含CsPbBr3全无机钙钛矿量子点与FAPbI3钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在PTAA基底上形成，其中，钙钛矿薄膜层的厚度为1微米。
实施例6
本实施例提供一种实施例5中的钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤S01：在180～250℃条件下，将溴化铅和溴化铯进行第三混合处理，得到含有CsPbBr3量子点的第二溶液。
步骤S02：将甲脒碘化胺(FAI)、碘化铅(PbI2)和甲基氯化胺(MACl)按摩尔比1:1:0.2在手套箱中称量并溶于DMF/DMSO(体积比为4/1)混合溶液中，得到1.5-2.0摩尔每升浓度的FAPbI3钙钛矿前驱体溶液。
步骤S03：将FAPbI3钙钛矿前驱体溶液与全无机钙钛矿量子点CsPbBr3按一定比例混合之后(CsPbI3物质的量占比1-5％)，得到含有全无机钙钛矿量子点CsPbBr3的钙钛矿前驱体溶液。
步骤S04：随后将钙钛矿前驱体溶液滴在PTAA基底上，辅以3000-5000转30-60秒的旋涂条件，同时滴加150微升氯苯作为反溶剂，得到的钙钛矿薄湿膜。
步骤S05：将钙钛矿薄湿膜置于150℃下退火30分钟，最终获得钙钛矿薄湿膜(厚度为1微米)。
实施例7
本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的结构为：玻璃基底/阳极(ITO)/空穴传输层(PTAA)/实施例5中制备的钙钛矿吸光层/电子传输层(C60)/界面修饰层(BCP)/阴极(Ag)，其结构，请参考图2所示，其包括玻璃/ITO层，PTAA层层叠设置于玻璃基底/阳极(ITO)层表面上，FAPbI3/CsPbBr3量子点层层叠设置于PTAA层表面上，C60/BCP层层叠设置于FAPbI3/CsPbBr3量子点层表面上，Ag层叠设置于C60/BCP层表面上。
实施例8
本实施例提供了一种实施例1中钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤S04：处理沉积有ITO的玻璃基底：对玻璃基底进行连续多步超声清洗，在每个超声波清洗槽中，依次加入清洁剂、去离子水丙酮、乙醇；超声清洗后对基底进行干燥；使用前，需要对ITO玻璃基底进行紫外灯照射处理。
步骤S05：PTAA空穴传输层的制备：将PTAA粉末以2mg/mL的浓度溶解于氯苯中，充分溶解后，以5000转30秒的旋涂条件下涂布于ITO基底上，随后在100℃的热台下退火处理10分钟。
步骤S06：和实施例6的步骤相同，在此不再赘述。
步骤S07：C60电子传输层和BCP界面修饰层的制备：在真空度<10-5帕条件下通过热蒸发一次沉积C60层和BCP层，厚度分别为30纳米和6纳米。
步骤S08：金属电极的制备：金属电极主要是Cu或者Ag，在真空度<10-5帕条件下通过热蒸发沉积，厚度为80-120纳米。
实施例9
本实施例提供了一种钙钛矿薄膜，包括PTAA基底和PTAA基底表面结合的钙钛矿薄膜层，钙钛矿薄膜层是由含CsPbClBrI全无机钙钛矿量子点与FAPbI3钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在PTAA基底上形成，其中，钙钛矿薄膜层的厚度为1微米。
实施例10
本实施例提供一种实施例9中的钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤S01：在180～250℃条件下，将碘化铅和碘化铯进行第三混合处理，得到含有CsPbI3量子点的第二溶液。
步骤S02：将溴化铅PbBr2、氯化铅PbCl2中的一种或者多种混合加入配体油酸OA或者油胺OLA在十八烯中进行高温溶解，
步骤S03：将己经合成好的CsPbI3钙钛矿量子点的甲苯分散液注入到上述溶液中进行阴离子交换，即可获得不同阴离子组分(X位组分可以位Cl、Br、I中的一种或者多种组合，可致钙钛矿量子点的能带可调)的CsPbClBrI全无机钙钛矿量子点。
步骤S04：将甲脒碘化胺(FAI)、碘化铅(PbI2)和甲基氯化胺(MACl)按摩尔比1:1:0.2在手套箱中称量并溶于DMF/DMSO(体积比为4/1)混合溶液中，得到1.5-2.0摩尔每升浓度的FAPbI3钙钛矿前驱体溶液。
步骤S05：将FAPbI3钙钛矿前驱体溶液与全无机钙钛矿量子点CsPbClBrI按一定比例混合之后(CsPbI3物质的量占比1-5％)，得到含有全无机钙钛矿量子点CsPbI3的钙钛矿前驱体溶液。
步骤S06：随后将钙钛矿前驱体溶液滴在PTAA基底上，辅以3000-5000转30-60秒的旋涂条件，同时滴加150微升氯苯作为反溶剂，得到的钙钛矿薄湿膜。
步骤S07：将钙钛矿薄湿膜置于150℃下退火30分钟，最终获得钙钛矿薄湿膜(厚度为1微米)。
实施例11
本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的结构为：玻璃基底/阳极(ITO)/空穴传输层(PTAA)/实施例10中制备的钙钛矿吸光层/电子传输层(C60)/界面修饰层(BCP)/阴极(Ag)。
实施例12
本实施例提供了一种实施例10中钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤S08处理沉积有ITO的玻璃基底：对玻璃基底进行连续多步超声清洗，在每个超声波清洗槽中，依次加入清洁剂、去离子水丙酮、乙醇；超声清洗后对基底进行干燥；使用前，需要对ITO玻璃基底进行紫外灯照射处理。
步骤S09、PTAA空穴传输层的制备：将PTAA粉末以2mg/mL的浓度溶解于氯苯中，充分溶解后，以5000转30秒的旋涂条件下涂布于ITO基底上，随后在100℃的热台下退火处理10分钟。
步骤S10：和实施例2的步骤相同，在此不再赘述。
步骤S11、C60电子传输层和BCP界面修饰层的制备：在真空度<10-5帕条件下通过热蒸发一次沉积C60层和BCP层，厚度分别为30纳米和6纳米。
步骤S12、金属电极的制备：金属电极主要是Cu或者Ag，在真空度<10-5帕条件下通过热蒸发沉积，厚度为80-120纳米。
对比例
本对比例提供了一种太阳能电池，包括玻璃基底/阳极(ITO)/空穴传输层(PTAA)/钙钛矿吸光层/电子传输层(C60)/界面修饰层(BCP)/阴极(Ag)，其中，钙钛矿吸光层包括PTAA基底和PTAA基底表面结合的钙钛矿薄膜层，钙钛矿薄膜层是由FAPbI3钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在PTAA基底上形成，其中，钙钛矿薄膜层的厚度为1微米。
钙钛矿太阳能电池的光电性能测试
在AM1.5G的100毫瓦每平方厘米的模拟光源(Enlitech Solar Simulator SS-F5-3A)下，对电池的电流密度-电压(J-V)特性曲线进行测试；测量是在室温、空气(40％湿度)、未封装的条件下，由计算机控制的Keithley 2400源测量单元进行的；外量子效率(EQE)则在室温、空气(40％湿度)、未封装的条件下具有SR830锁定放大器的DSR100UV-B光谱仪测量的，其光源为溴钨灯。
实施例4、实施例8、实施例10和对比例1提供的钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压特性曲线的测试结果，如下表1所示。
表1
由表1可得，相比于其他实施例，经CsPbI3晶种辅助成膜的钙钛矿太阳能电池具有最优异的光电性能，具有1.18V的开路电压，25.19mA/cm2的短路电流密度，82.20％的填充因子)和24.43％的光电转换效率，相比于对比例中没有钙钛矿量子点晶种辅助成膜办法制备的器件效率具有明显的提升。
对比实施例4、实施例8、实施例12的实验结果，实施例4是最佳实验方案。
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，其特征在于，包括基体和所述基体表面结合的钙钛矿薄膜层，所述钙钛矿薄膜层是由含全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在所述基体上形成。
2.如权利要求1所述钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液包括ABY1Y2Y3的杂化钙钛矿材料，其中，A为甲脒阳离子、甲胺阳离子的中的至少一种，B为铅离子、锡离子中的至少一种，所述Y1、Y2、Y3各自独立地选自碘离子、溴离子、氯离子中的任一种；
或/和，所述全无机钙钛矿量子点的结构式为CsPbX1X2X3，所述X1、X2、X3各自独立地选自碘离子、溴离子、氯离子中的任一种；
或/和，以所述钙钛矿前驱体溶液的质量百分比为100％计，所述全无机钙钛矿量子点的质量百分浓度为0.1～1％；
或/和，所述钙钛矿薄膜层的厚度为0.5～1微米；
或/和，所述钙钛矿薄膜层中所含晶粒的粒径为0.5～1微米；
或/和，所述钙钛矿薄膜层的粗糙度小于20nm。
3.一种晶种辅助成膜方法，其特征在于，包括如下步骤：
将全无机钙钛矿量子点与钙钛矿前驱体溶液的混合溶液在基体上通过反溶剂处理方式形成钙钛矿湿膜；
对所述钙钛矿湿膜进行退火处理，得到钙钛矿薄膜。
4.如权利要求3所述晶种辅助成膜方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为1.4～1.8mol/L；
或/和，所述钙钛矿前驱体溶液的溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、伽马丁内酯、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
5.如权利要求3所述晶种辅助成膜方法，其特征在于，所述全无机钙钛矿量子点按照包括如下步骤方法制备：
将第一铅源和铯源进行第二混合处理，化合反应得到含有CsPbX1X2X3量子点的第一溶液，所述X1、X2、X3各自独立地选自碘离子、溴离子、氯离子中的任一种。
6.如权利要求5所述晶种辅助成膜方法，其特征在于，所述第一铅源和铯源的物质量比为0.5～1:1；
或/和，所述化合反应的温度为180～250℃；
或/和，所述CsPbX1X2X3量子点的晶相为立方相；
或/和，所述CsPbX1X2X3量子点的粒径为3～20nm；
或/和，所述第一铅源包括碘化铅、醋酸铅、硫氰化铅、溴化铅、氯化铅中的至少一种；
或/和，所述铯源包括醋酸铯、碘化铯、溴化铯、氯化铯、碳酸铯中的至少一种。
7.如权利要求6所述晶种辅助成膜方法，其特征在于，所述第一铅源为所述碘化铅，所述铯源为所述碘化铯，所述全无机钙钛矿量子点包括如下制备步骤：
将所述碘化铅和所述碘化铯进行第三混合处理，得到含有CsPbI3量子点的第二溶液；
将第二铅源和配体在十八烯中进行第四混合处理，得到第三溶液；
将第二溶液和分散液进行第五混合处理，得到第四溶液；
将所述第三溶液和第四溶液进行第六混合处理，置换反应得到含有CsPbX1X2X3量子点的第五溶液。
8.如权利要求7所述晶种辅助成膜方法，其特征在于，所述配体包括油酸或油胺中的至少一种；
或/和，所述第二铅源包括溴化铅、氯化铅中的至少一种；
或/和，所述分散液包括甲苯、氯苯、正辛烷、四氯化碳中的至少一种；
或/和，所述碘化铅和碘化铯的质量比为0.5～1：1；
或/和，所述第二铅源和配体的质量比为1～5：1；
或/和，所述第二溶液和分散液的质量比为0.1～0.5：1；
或/和，所述第四溶液和第五溶液的质量比为0.01～0.5：1；
或/和，所述第二铅源包括溴化铅、氯化铅的至少一种。
9.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括光吸收层，所述光吸收层包括权利要求1或2所述钙钛矿薄膜。
10.如权利要求9所述钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括与所述光吸收层相互层叠设置的电子功能层，其中所述电子功能层包括导电基底、空穴传输层、电子传输层、金属电极中的至少一种。
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