CN117042570B - 钙钛矿薄膜、钙钛矿前驱液、钙钛矿电池和用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了种钙钛矿薄膜、钙钛矿前驱液、钙钛矿电池和用电装置。该钙钛矿薄膜的至少一侧表面包括钙钛矿晶面异质结，钙钛矿晶面异质结由具有能级差的不同暴露晶面构成，且钙钛矿晶面异质结中的暴露晶面至少包括(001)钙钛矿晶面。该钙钛矿薄膜可显著改善光电转换效率。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，特别涉及钙钛矿薄膜、钙钛矿前驱液、钙钛矿电池和用电装置。
背景技术
这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells）是利用钙钛矿型晶体材料的光电转换机制将太阳能转换为电能的装置，是目前的第三代太阳能电池，其具有光电转换效率高、制作工艺简单、生产成本低等多种优势，近年来被大量研究。如何改善钙钛矿太阳能电池的光电转换效率是推动钙钛矿太阳能电池产业化的关键课题之一。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提供了一种钙钛矿薄膜、钙钛矿前驱液、钙钛矿电池和用电装置。该钙钛矿薄膜的至少一侧表面包括晶面异质结，可显著改善光电转换效率。
在本申请的第一方面，提供了一种钙钛矿薄膜，所述钙钛矿薄膜的至少一侧表面包括钙钛矿晶面异质结，所述钙钛矿晶面异质结由具有能级差的不同暴露晶面构成，且所述钙钛矿晶面异质结中的暴露晶面至少包括(001)钙钛矿晶面；在所述钙钛矿薄膜之具有所述钙钛矿晶面异质结的表面，所述(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于所述钙钛矿薄膜表面之暴露晶面面积之和的百分占比记为RA(001)，则RA(001)为60%~90%。
可以在钙钛矿薄膜中引入不同种类的暴露晶面，利用不同暴露晶面中悬挂基团、原子排列、缺陷、极性等方面的差异，可以使不同种类的暴露晶面之间产生能级差，由此可在不同暴露晶面之间产生协同作用，可建立起类似于II型异质结或p-n结内建电场，这种不同晶面形成的异质结可称为“晶面异质结”，通过引入一定含量的至少包括(001)钙钛矿晶面的晶面异质结，不仅可以发挥(001)钙钛矿晶面具有高载流子传输速率、高光学活性以及低缺陷密度等特点的优势，还可以利用晶面异质结加速载流子的分离，有利于增大载流子的提取效率，有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，RA(001)为60%~85%；
可选地，RA(001)为64%~85%；
进一步可选地，RA(001)为75%~85%。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，在所述钙钛矿薄膜之具有所述钙钛矿晶面异质结的表面，所述(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于所述钙钛矿薄膜表面沿薄膜厚度方向的投影面积的分布面密度记为DA(001)，则DA(001)为0.5 cm2/cm2~ 0.9 cm2/cm2；
可选地，DA(001)为0.6 cm2/cm2~ 0.85 cm2/cm2；
进一步可选地，DA(001)为0.75 cm2/cm2~ 0.85 cm2/cm2。
通过调节(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于钙钛矿薄膜表面之暴露晶面面积之和的百分占比（记为RA(001)）、(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于钙钛矿薄膜表面沿薄膜厚度方向的投影面积的分布面密度（记为DA(001)）中的一者或两者，可以调节(001)钙钛矿晶面在钙钛矿薄膜表面的暴露比例，通过将RA(001)、DA(001)中的一者或两者控制在上述的范围内，有利于更好地发挥(001)钙钛矿晶面的优势，更有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿晶面异质结包括所述(001)钙钛矿晶面和第二钙钛矿晶面，所述第二钙钛矿晶面为导带位置高于所述(001)钙钛矿晶面的晶面；
可选地，所述钙钛矿晶面异质结中的所述第二钙钛矿晶面包括(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面和(112)钙钛矿晶面中的至少一种；
可选地，所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(111)晶面异质结、(001)/(110)晶面异质结和(001)/(112)晶面异质结中至少一种；
其中，所述(001)/(111)晶面异质结是由所述(001)钙钛矿晶面和所述(111)钙钛矿晶面形成的晶面异质结；
所述(001)/(110)晶面异质结是由所述(001)钙钛矿晶面和所述(110)钙钛矿晶面形成的晶面异质结；
所述(001)/(112)晶面异质结是由所述(001)钙钛矿晶面和所述(112)钙钛矿晶面形成的晶面异质结。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述的钙钛矿薄膜满足如下特征中的一项或多项：
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(111)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(111)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~15，可选为1~10，进一步可选为1.5~9；
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(110)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(110)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~5，可选为2~5，进一步可选为2~4；
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(112)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(112)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~5，可选为1~3，进一步可选为1~2。
利用(001)钙钛矿晶面与第二钙钛矿晶面之间的能级差，可以形成前述的晶面异质结结构，可提高载流子传输速率、加速载流子的分离、增大载流子的提取效率，有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
通过在钙钛矿晶面异质结中引入(111)钙钛矿晶面，有利于提高钙钛矿薄膜的水氧稳定性。通过在钙钛矿晶面异质结中引入(110)钙钛矿晶面，有利于提高钙钛矿薄膜的载流子传输速率。通过在钙钛矿晶面异质结中引入(112)钙钛矿晶面，有利于提高钙钛矿薄膜的电荷密度，促进载流子的提取。
通过在钙钛矿晶面异质结中引入(001)/(111)晶面异质结，可以兼顾载流子传输速率的提升和钙钛矿薄膜的水氧稳定性改善，可以综合性改善器件的光电转换效率和稳定性。通过在钙钛矿晶面异质结中引入(001)/(110)晶面异质结，有利于更显著地提高载流子传输速率。通过在钙钛矿晶面异质结中引入(001)/(112)晶面异质结，有利于提高钙钛矿薄膜的电荷密度，促进载流子的提取。进一步地，通过调节不同晶面之间的暴露比例，可以更好地前述不同种类晶面异质结的优势。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿薄膜含有晶面调节剂，所述晶面调节剂至少包括异晶面调节剂，所述异晶面调节剂包括含氮环状化合物；
其中，所述含氮环状化合物具有至少一个环结构且至少一个氮原子具有孤对电子，其中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子满足如下特征中的至少一个：（i）为未取代的成环原子，位于单环中或位于桥环的桥头位置；和（ii）为与成环碳原子直接键连的伯氨型氮原子。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子满足如下特征中的至少一个：（i）为脂肪环或芳香环中的成环原子，未被取代且位于单环中或位于桥环的桥头位置；和（ii）为与脂肪环或芳香环中的成环碳原子直接键连的伯氨型氮原子。
在钙钛矿薄膜中引入具有孤对电子的氮原子的含氮环状化合物，氮原子上的孤对电子可以与钙钛矿中的二价金属离子形成配位作用，可以调节钙钛矿晶面的表面能，进而调节钙钛矿的结晶速度的和晶体生长方向，利用不同晶面之间的表面能差异，可以使不同晶面之间形成一定的暴露比例，促进晶面异质结结构的形成。当具有孤对电子的氮原子为特定环位置的未取代的成环原子、或者与成环氮原子直接键连的伯氨型单元时，有利于调控与钙钛矿中二价金属离子之间的配位作用。具有孤对电子的氮原子所在的环可以是脂肪环或芳香环；具有孤对电子的氮原子直接键连的环也可以是脂肪环或芳香环。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物的分子量为70 Da ~ 200 Da；
可选地，所述含氮环状化合物的分子量为70 Da ~ 180 Da；
进一步可选地，所述含氮环状化合物的分子量为70 Da ~ 135 Da。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物的一个分子中，具有孤对电子的氮原子个数为1~3个；
可选地，所述含氮环状化合物的一个分子中，具有孤对电子的氮原子个数为1或2个。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物中的环结构为单环或桥环类双环；
可选地，所述含氮环状化合物的分子结构中包括5元、6元或7元单环；
可选地，所述含氮环状化合物的分子结构中包括7元或8元桥环类双环。
通过调节含氮环状化合物的分子量，可以通过调节含氮环状化合物的分子大小影响与钙钛矿中二价金属离子进行配位时的位阻；通过调控含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子的数量，可以调控与钙钛矿中二价金属离子之间配位作用的多少；通过调节含氮环状化合物中环结构的种类和大小，可以调节与钙钛矿中二价金属离子之间配位作用的强弱和位阻。含氮环状化合物的分子量、含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子的数量、含氮环状化合物中环结构的种类和大小这些调控方式可以以任意合适的方式组合，通过前述调控方式中的一种或多种，可以灵活地调控钙钛矿的结晶速度的和晶体生长方向，实现对晶面表面能以及不同晶面之间暴露比例的精细调节，促进实现更多比例的暴露晶面为高能且稳定的晶面。当控制含氮环状化合物的分子量、含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子的数量、含氮环状化合物中环结构的种类和大小中的一种或多种特征在前述的范围内时，有利于促进前述晶面异质结作用的发挥，有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物中的环结构包括哌啶环、哌嗪环、吡啶环、吡咯烷环、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷环、2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷环、环己环、苯环和氮杂庚环中的至少一种，所述含氮环状化合物中的环结构为未取代的或者被1个或多个疏水基团Q所取代；
可选地，所述含氮环状化合物中的环结构为未取代的或者被1个或2~4个疏水基团Q所取代；
进一步可选地，所述含氮环状化合物中的环结构为未取代的或者被1个或2个疏水基团Q所取代。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物中的疏水基团Q选自C1-3烷基、环己基和苯基中的一种或多种；
可选地，所述含氮环状化合物中的疏水基团Q选自C1-3烷基；
进一步可选地，所述含氮环状化合物中的疏水基团Q选自甲基和乙基中的一种或两种。
可以根据晶面异质结调控需要选择含氮环状化合物中的环结构，这些环结构可以是未取代的或被取代的。通过在含氮环状化合物的环结构上引入疏水性取代基Q，可调节含氮环状化合物的疏水性，有利于含氮环状化合物在晶体表面聚集，有利于通过隔绝水氧等方面中一种或多种方式起到保护钝化暴露晶面的作用，从而有利于提高钙钛矿薄膜的稳定性。进一步通过选择不同的疏水基团Q可以更精细的调节含氮环状化合物的疏水性。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物不包括非氮杂原子；
可选地，所述含氮环状化合物包括吡咯烷、哌啶、4-甲基哌啶、4-乙基哌啶、3,5-二甲基哌啶、哌嗪、1-甲基哌嗪、4-(1-哌啶基)哌啶、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷环、2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷、吡啶、4-苯基吡啶、2-(吡啶-4-基)氮杂环庚烷、环己胺和苯胺中的一种或多种。
可以通过选择前述含氮环状化合物中的一种或多种作为异晶面调节剂，发挥前述晶面异质结的作用，可以提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿薄膜包括钙钛矿型化合物，所述钙钛矿型化合物包括二价金属元素；
在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.01~0.5；
可选地，在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.02~0.3；
进一步可选地，在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.05~0.15。
通过调节含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比（可记为R1mol）可以调节含氮环状化合物与钙钛矿型化合物中二价金属元素之间的配位作用，进而调控晶面异质结作用的发挥。通过将R1mol控制在前述的范围内，有利于促进前述晶面异质结作用的发挥，更有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述晶面调节剂包括(001)晶面促进剂；
可选地，所述(001)晶面促进剂包括十二烷基三甲基溴化铵；
可选地，所述钙钛矿薄膜包括钙钛矿型化合物，所述钙钛矿型化合物包括二价金属元素，所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.02~0.2，可选为0.05~0.15。
通过在钙钛矿薄膜中引入(001)晶面促进剂，可以提高钙钛矿薄膜的(001)钙钛矿晶面的暴露比例，有利于在发挥前述晶面异质结作用的同时，还增强(001)钙钛矿晶面的高载流子传输速率、高光学活性以及低缺陷密度等优势。可以通过调节(001)晶面促进剂的种类和用量中的一方面或多方面，更好地促进(001)晶面促进剂作用的发挥。
在本申请的第二方面，提供一种钙钛矿前驱液，其包括钙钛矿前驱体材料、溶剂和异晶面调节剂，所述异晶面调节剂包括含氮环状化合物，所述含氮环状化合物如本申请第一方面中所定义；
其中，所述钙钛矿前驱体材料包括二价金属元素，至少一部分所述含氮环状化合物与所述钙钛矿前驱体材料中的二价金属元素之间能够形成配位作用。
可以在钙钛矿前驱液中引入前述的异晶面调节剂，利用氮原子上的孤对电子与前驱液中二价金属元素之间的配位作用，调节钙钛矿的结晶速度的和晶体生长方向，调节钙钛矿晶面的表面能，利用不同晶面之间的表面能差异，使不同晶面之间形成一定的暴露比例，在不同暴露晶面之间产生协同作用，建立起类似于II型异质结或p-n结内建电场，可形成本申请第一方面中所述的晶面异质结。而在传统的用于制备钙钛矿薄膜的前驱液中，处于钝化A位（一价阳离子所处位置）缺陷的考虑，一般主要通过添加一些有机盐如MACl（甲胺氯）、PEAI（苯乙胺碘）等较大极性的小分子，导致钙钛矿薄膜表面难以出现本申请中描述的晶面异质结。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿前驱体材料包括二价金属元素；
在所述钙钛矿前驱液中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比为0.01~0.5；
可选地，在所述钙钛矿前驱液中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比为0.02~0.3；
进一步可选地，在所述钙钛矿前驱液中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比为0.05~0.15。
通过在钙钛矿前驱液中调节含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比（可记为R2mol），可以调节含氮环状化合物与二价金属元素之间的配位作用，进而调控晶面异质结的形成及其作用发挥。通过将R2mol控制在前述的范围内，有利于促进本申请第一方面中所述的晶面异质结的形成，有利于促进前述晶面异质结作用的发挥，有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿前驱液还包括(001)晶面促进剂；
可选地，所述(001)晶面促进剂包括十二烷基三甲基溴化铵；
可选地，所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属离子的摩尔比为0.02~0.2，可选为0.05~0.15。
通过在钙钛矿前驱液中引入(001)晶面促进剂，可以促进(001)钙钛矿晶面的形成及其在钙钛矿薄膜表面的暴露比例，有利于在发挥前述晶面异质结作用的同时，还增强(001)钙钛矿晶面的高载流子传输速率、高光学活性以及低缺陷密度等优势。可以通过调节(001)晶面促进剂的种类和用量中的一方面或多方面，更好地促进(001)晶面促进剂作用的发挥。
在本申请的第三方面，提供一种钙钛矿电池，其包括本申请第一方面所述钙钛矿薄膜，或者包括本申请第二方面所述钙钛矿前驱液经成膜而形成的钙钛矿薄膜。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿电池为p-i-n结构或n-i-p结构。
反式p-i-n结构的钙钛矿电池的稳定性好，有利于实现较长的电池寿命。正式n-i-p有利于实现更高的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿电池还包括电子传输层和空穴传输层，所述钙钛矿薄膜位于所述电子传输层和所述空穴传输层之间；
所述钙钛矿薄膜靠近所述电子传输层的一侧表面包括钙钛矿晶面异质结，或者所述钙钛矿薄膜由所述钙钛矿前驱液在所述空穴传输层上经成膜而形成，其中，所述钙钛矿晶面异质结选自所述钙钛矿薄膜中的钙钛矿晶面异质结，且所述钙钛矿晶面异质结包括所述(001)钙钛矿晶面和第二钙钛矿晶面，所述第二钙钛矿晶面为导带位置高于所述(001)钙钛矿晶面的晶面。
当钙钛矿薄膜和电子传输层之间存在前述的钙钛矿晶面异质结时，钙钛矿晶面异质结包括(001)钙钛矿晶面和导带位置更高的第二钙钛矿晶面，更有利于促进自由电子的传输，有利于更好地发挥晶面异质结的前述作用。
在本申请的第四方面，提供一种用电装置，其包括本申请第三方面所述钙钛矿电池。
本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。
附图说明
为了更好地描述和说明这里公开的那些申请的实施例或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的申请、目前描述的实施例或示例以及目前理解的这些申请的最佳模式中的任何一者的范围的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
图1是本申请一实施方式中晶面异质结的作用机理示意图，其中，e-表示电子，h+表示空穴。
图2是本申请一对比例中未使用异晶面调节剂制备得到的钙钛矿薄膜的X射线衍射(XRD)图。
图3是本申请一实施方式中采用哌啶作为异晶面调节剂制备得到的钙钛矿薄膜的X射线衍射(XRD)图，主要为(001)/(111)晶面异质结。
图4是本申请一实施方式中采用1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷作为异晶面调节剂制备得到的钙钛矿薄膜的X射线衍射(XRD)图，主要为(001)/(110)晶面异质结。
图5是本申请一对比例中制备得到的钙钛矿薄膜的X射线衍射(XRD)图，主要为(001)钙钛矿晶面，基本无晶面异质结。
图6是FAPbI3钙钛矿材料的XRD标准图谱及其晶格参数，对应的标准卡号为PDF:00-069-0999（fixed slit intensity），该标准卡号的相关参数为d-spacings（37），CH5N2I3Pb，X-射线源为Cu Kα1辐射（1.54056Å）；其中，spacings表示晶胞间距，fixed slitintensity表示固定狭缝强度。
图7为本申请一实施方式的钙钛矿电池的示意图；其中包括基底层、第一电极、第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和第二电极。
图8为本申请一实施方式的钙钛矿电池的示意图。
图9为本申请一实施方式的钙钛矿电池用作发电器件的用电装置的示意图。
附图标记说明：100为钙钛矿电池；110为基底层；120为第一电极；130为第一电荷传输层；140为钙钛矿层；150为第二电荷传输层；160为第二电极；P1为第一刻蚀线；P2为第二刻蚀线；P3为第三刻蚀线；6为用电装置。
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细说明公开了本申请的钙钛矿薄膜、钙钛矿前驱液、钙钛矿电池和用电装置的一些实施方式。但是会有省略非必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”可以采用下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，任一个端值可以独立地被包括或不被包括，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，且如果还列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于列出了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。比如，当表述某个参数为选自“2-10”的整数，相当于列出了整数2、3、4、5、6、7、8、9和10。
本申请中涉及“多个”、“多种”、“多项”、“若干”等，如无特别限定，指在数量上大于2或等于2。例如，“一种或多种”表示一种或大于等于两种。可以理解，涉及“任意多个”项目时，指的是任意合适的多个项目的组合，也即以不相冲突且能够实施本申请的方式进行“任意多个”项目的组合。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例或实施方式中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本文中提及的“实施方式”具有类似理解。
本领域技术人员可以理解，在各实施方式或实施例的方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的详细执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，可以优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
在本申请中，以“含有”、“包含”、“包括”等词语描述的开放式技术特征或技术方案中，如无其他说明，不排除所列成员之外的额外成员，可视为既提供了由所列成员构成的封闭式特征或方案，还提供了在所列成员之外还包括额外成员的开放式特征或方案。例如，A包括a1、a2和a3，如无其他说明，可以还包括其他成员，也可以不包括额外成员，可视为既提供了“A由a1、a2和a3组成”或“A选自a1、a2和a3”的特征或方案，还提供了“A不仅包括a1、a2和a3，还包括其他成员”的特征或方案。
在本申请中，如无其他说明，A（如B），表示B为A中的一种非限制性示例，可以理解A不限于为B。
在本申请中，“可选地”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“可选”各自独立。
在本申请中，如无其他说明，“和/或”对应的特征或方案包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。例如，“A和/或B”表示A、B以及“A与B的组合”构成的组。其中，“包含A和/或B”可以表示“包含A，包含B，以及包含A与B”，还可以表示“包含A，包含B，或者包含A与B”，可根据所在语句恰当理解。
本文中所使用的“其组合”等中包括所列项目中任两个或任两个以上项目的所有合适的组合方式。
本文中，“合适的组合方式”、“合适的方式”、“任意合适的方式”等中所述“合适”，以能够实施本申请的技术方案为准。
本文中，“优选”、“更好”、仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本申请保护范围的限制。如果一个技术方案中出现多处“优选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“优选”各自独立。
本申请中，“进一步”、“更进一步”、“特别”等用于描述目的，表示内容上的差异，但并不应理解为对本申请保护范围的限制。
本申请中，“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”、“第四方面”等中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。
本申请中，术语“室温”一般指4 °C ~ 35 °C，可以指20 °C ± 5 °C 。在本申请的一些实施例中，室温是指20 °C ~ 30 °C。
在本申请中，涉及数据范围的单位，如果仅在右端点后带有单位，则表示左端点和右端点的单位是相同的。比如，3~5 h或3-5 h均表示左端点“3”和右端点“5”的单位都是h（小时）。
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。进一步地，本申请实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
在本申请中，“大于等于”可表示为≥，“小于等于”可表示为≤。在本申请中，如无其他说明，“大于等于”可视为还提供了“大于”与“等于”两种方案。在本申请中，如无其他说明，“小于等于”可视为还提供了“小于”与“等于”两种方案。
钙钛矿多晶薄膜表面存在不同晶面，不同晶面之间由于表面的悬挂键、原子排列、缺陷、极性等一种或多种因素的差异，导致不同的能级排列。目前，关于钙钛矿薄膜的研究大多数主要集中在不同特性单一晶面的探索。
在本申请的一个方面，在钙钛矿薄膜的至少一侧表面引入了包括(001)钙钛矿晶面的晶面异质结，可显著改善光电转换效率。
在本申请中，如无其他说明，(001)钙钛矿晶面、(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面、(112)钙钛矿晶面等晶面还可分别简记为(001)晶面、(111)晶面、(110)晶面、(112)晶面等，类似地，“第二钙钛矿晶面”可记为“第二晶面”。
在本申请的第一方面，提供了一种钙钛矿薄膜，所述钙钛矿薄膜的至少一侧表面包括钙钛矿晶面异质结，所述钙钛矿晶面异质结由具有能级差的不同暴露晶面构成，且所述钙钛矿晶面异质结中的暴露晶面至少包括(001)钙钛矿晶面。
在本申请中，如无其他说明，“晶面异质结”是指由具有能级差的不同暴露晶面构成，利用能级差的存在可在不同暴露晶面之间建立起类似于II型异质结或p-n结内建电场，这种不同晶面形成的异质结可称为“晶面异质结”。在本申请中，如无其他说明，“II型异质结”具有本领域内的公知含义，是指由两种不同能级位置交错式排列构成的结构，其中一种半导体材料的导带能量较高称为n型半导体；另一种半导体材料的价带能量较低，称为p型半导体。在本申请中，如无其他说明，“p-n结内建电场”具有本领域内的公知含义，指p型半导体和n型半导体构成的p-n结内部存在的内建电场，该内建电场是由于p-n结两侧的自由电子、空穴浓度存在差异，基于自由电子和空穴的扩散，在p-n结内形成了一个空间电荷区，该区域内的电子和空穴浓度都很低。
在本申请中，如无其他说明，“暴露晶面”是指具有一定尺寸的晶体的外表面，也称为“晶体暴露面”。对于晶体薄膜（如钙钛矿薄膜）而言，在晶体生长过程中，同种晶型的晶体倾向于连续生长，制备得到的晶体薄膜由晶粒堆积而成，暴露晶面往往集中在薄膜表面，而在薄膜内部的暴露晶面相对较少。因此，通过调节钙钛矿薄膜表面晶面特性的调控可以实现对钙钛矿薄膜性能的有效调控。
在本申请中，如无其他说明，钙钛矿晶面异质结中的“能级差”是指两个晶面的导带底（CBM，conduction band minimum）和价带顶（VBM，valance band maximum）的组合存在差异，使得电子和空穴中至少一者可以在两个晶面之间转移。较多的情形是两个晶面的CBM和VBM均不相同，使得电子和空穴均可以在两个晶面之间转移，可参阅图1。
图1是本申请一实施方式中晶面异质结的作用机理示意图。图1中，晶面1与晶面2结构的能级排列如图1（左）所示，晶面1的导带能级位置低于晶面2，晶面2的价带位置高于晶面1，电子（e-）可以从晶面2转移至晶面1，空穴（h+）可以从晶面1转移至晶面2。如图1（右）所示，电子可以在晶面1上聚集，空穴可以在晶面2上聚集，从而促进载流子的分离，增加晶面1上的电子密度，促进载流子的提取和传输。非限制性地，图1中的晶面1可以为(001)钙钛矿晶面，进一步地，晶面2可以为(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面、(112)钙钛矿晶面中任一者。作为非限制性示例之一，晶面1为(001)钙钛矿晶面，晶面2为(110)钙钛矿晶面。
在本申请中，如无其他说明，可通过如下方法鉴定不同晶面之间是否存在能级差：两个晶面结构的CBM和VBM差异可通过UPS（紫外光电子能谱）测试得到CBM、VBM和功函数等相关参数，作为非限制性示例之一，如(001)晶面CBM是-3.8eV且VBM是-5.4eV，(111)晶面的CBM是-3.6eV且VBM是-5.1ev。
在本申请中，可以采用晶面指数来区分不同晶面。晶面指数(h k l )系代表一组互相平行、且面间距相等的晶面，在这些晶面上，结点分布规律相同。晶体学领域技术人员普遍知晓如何识别指定晶面的晶面指数。在本申请中，涉及的晶面指数包括但不限于(001)、(111)、(110)、(112)，相应的钙钛矿晶面可分别称为(001)钙钛矿晶面、(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面、(112)钙钛矿晶面。其中，(001)钙钛矿晶面通常具有高载流子传输速率、高光学活性以及低缺陷密度等特点。通常地，(001)钙钛矿晶面在钙钛矿薄膜表面呈现为横向水平面，而(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面、(112)钙钛矿晶面则与横向水平面之间存在一定的倾斜角。
在本申请中，如无其他说明，可以采用如下方法来确定钙钛矿薄膜表面包括何种暴露晶面：可以通过X射线衍射（XRD）图谱与标准卡比较，确定在钙钛矿薄膜表面形成了何种类型的暴露晶面。以FAPbI3钙钛矿材料为例，其XRD图谱的标准卡号为PDF: 00-069-0999，其XRD衍射峰图谱及晶格参数可参阅图6，其中，(100)晶面也即(001)晶面的2θ(°)衍射峰位于13.92±0.2°处，(110)晶面的2θ(°)衍射峰位于19.73±0.2°处，(111)晶面的2θ(°)衍射峰位于24.23±0.2°处，(211)晶面也即(112)晶面的2θ(°)衍射峰位于34.5±0.2°处。不同测试条件下的衍射峰位置可能有所移动，不过本领域技术人员能够根据标准卡中整个谱图的比对区分不同晶面的衍射峰位置，例如，可能在如下的衍射峰位置：(100)晶面也即(001)晶面的2θ(°)衍射峰位于13.92±0.5°处，(110)晶面的2θ(°)衍射峰位于19.73±0.5°处，(111)晶面的2θ(°)衍射峰位于24.23±0.5°处，(211)晶面也即(112)晶面的2θ(°)衍射峰位于34.53±0.5°处。还可参阅下文的实施例部分。相对于标准卡中衍射峰位，还可以允许±0.4°、±0.3°、±0.1°等峰位的2θ(°)差值。
在本申请中，涉及XRD测试，如无其他说明，测试参数可参阅下述实施例部分。例如，X射线源为Cu Kα1（1.54056 Å），扫描范围（2θ）为0~80°、扫描速率为10°/分钟，进一步地，还可以选取光管设定为TWIST-TUBE，检测器为EIGER2，更进一步的，还可以选取如下仪器型号Bruker D8 DISCOVER。
可以在钙钛矿薄膜中引入不同种类的暴露晶面，利用不同暴露晶面中悬挂基团、原子排列、缺陷、极性等方面的差异，可以使不同种类的暴露晶面之间产生能级差，由此可在不同暴露晶面之间产生协同作用，可建立起类似于II型异质结或p-n结内建电场，形成不同晶面之间的异质结（可称为“晶面异质结”），通过引入一定含量的至少包括(001)钙钛矿晶面的晶面异质结，不仅可以发挥(001)钙钛矿晶面具有高载流子传输速率、高光学活性以及低缺陷密度等特点的优势，还可以利用晶面异质结加速载流子的分离，有利于增大载流子的提取效率，有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，在所述钙钛矿薄膜之具有所述钙钛矿晶面异质结的表面，所述(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于所述钙钛矿薄膜表面之暴露晶面面积之和的百分占比记为RA(001)，则RA(001)为60%~90%；可选地，RA(001)为60%~85%；进一步可选地，RA(001)为64%~85%；更进一步可选地，RA(001)为75%~85%。RA(001)还可以选自下述任一种百分数、或选自下述任两种百分数构成的区间：60%、61%、62%、63%、64%、65%、70%、75%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%等。RA(001)还可以选自下述范围中的任一范围：63%~90%、63%~85%、64%~90%、64%~85%、65%~90%、65%~85%、70%~90%、70%~85%、70%~90%等。
RA(001)可反映(001)钙钛矿晶面在钙钛矿薄膜表面的暴露晶面中所占比例。
在本申请中，如无其他说明，可以采用如下方式测试分析钙钛矿薄膜表面指定暴露晶面的面积之和相对于钙钛矿薄膜表面的暴露晶面面积之和的比值RA(001)：使用XRD（X射线衍射）测试仪对钙钛矿薄膜进行测试，根据不同晶面的相应衍射峰位得到不同晶面的衍射峰强度，将每个位置XRD图谱中(001)晶面的衍射峰相对强度记为1，其余衍射峰的相对强度根据图谱中其衍射峰强度与(001)晶面衍射峰强度的比值计算得到，测试至少3个不同位置（如3~5个不同位置，进一步地，每平方厘米可以选取至少3个位置进行XRD测试），统计所有图谱中各晶面的衍射峰相对强度，某一指定暴露晶面在所有暴露晶面中的面积占比=指定晶面衍射峰相对强度总和÷所有衍射峰相对强度总和×100%，例如，RA(001)=(001)晶面衍射峰相对强度总和÷所有衍射峰相对强度总和×100%。可参考下述实施例部分的测试方法。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，在所述钙钛矿薄膜之具有所述钙钛矿晶面异质结的表面，所述(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于所述钙钛矿薄膜表面沿薄膜厚度方向的投影面积的分布面密度记为DA(001)，则DA(001)为0.5 cm2/cm2~0.9 cm2/cm2；可选地，DA(001)为0.6 cm2/cm2~ 0.85 cm2/cm2；进一步可选地，DA(001)为0.75 cm2/cm2~ 0.85 cm2/cm2。DA(001)还可以选自下述任一种面密度、或选自下述任两种面密度构成的区间：0.5 cm2/cm2、0.55 cm2/cm2、0.6 cm2/cm2、0.65 cm2/cm2、0.7 cm2/cm2、0.75 cm2/cm2、0.8 cm2/cm2、0.85 cm2/cm2、0.9 cm2/cm2等。DA(001)还可以选自下述范围中的任一范围：0.6 cm2/cm2~ 0.9 cm2/cm2、0.6 cm2/cm2~ 0.8 cm2/cm2等。
DA(001)可反映(001)钙钛矿晶面相对于一定尺寸钙钛矿薄膜的分布密度。钙钛矿薄膜表面的暴露晶面面积与钙钛矿薄膜表面沿薄膜厚度方向的投影面积在数值上接近，因此，DA(001)的取值与RA(001)基本相等。参考前述RA(001)的测试分析方法，假设“钙钛矿薄膜表面之暴露晶面面积之和”与“钙钛矿薄膜表面沿薄膜厚度方向的投影面积”在数值上基本相等，DA(001)可以按以下方式估算得到：某一指定暴露晶面的面积之和所述钙钛矿薄膜表面沿薄膜厚度方向的投影面积的分布面密度≈指定晶面衍射峰相对强度总和÷所有衍射峰相对强度总和（单位cm2/cm2）。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿薄膜满足如下特征中的一项或多项：
RA(001)为60%~90%，RA(001)还可以选取前述任一合适的数值或范围（还可以选自上下文中任意合适的数值或范围）；
DA(001)为0.5 cm2/cm2~ 0.9 cm2/cm2，DA(001)还可以选取前述任一合适的数值或范围（还可以选自上下文中任意合适的数值或范围）。
通过调节(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于钙钛矿薄膜表面之暴露晶面面积之和的百分占比（记为RA(001)）、(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于钙钛矿薄膜表面沿薄膜厚度方向的投影面积的分布面密度（记为DA(001)）中的一者或两者，可以调节(001)钙钛矿晶面在钙钛矿薄膜表面的暴露比例，通过将RA(001)、DA(001)中的一者或两者控制在上述的范围内，有利于更好地发挥(001)钙钛矿晶面的优势，更有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿晶面异质结包括所述(001)钙钛矿晶面和第二钙钛矿晶面，所述第二钙钛矿晶面为导带位置高于所述(001)钙钛矿晶面的晶面。作为非限制性示例，所述钙钛矿晶面异质结中的第二钙钛矿晶面可以包括(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面和(112)钙钛矿晶面中的至少一种。在一些实施例中，第二钙钛矿晶面为(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面和(112)钙钛矿晶面中的任一种。
可以理解，在RA(001)为60%~90%时，第二钙钛矿晶面在钙钛矿薄膜表面的暴露比例（按暴露面积比计）可以在10%~40%范围内。此时，可形成合适量的晶面异质结促进提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。其中，第二钙钛矿晶面在钙钛矿薄膜表面的暴露比例（按暴露面积比计）也即第二钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于钙钛矿薄膜表面之暴露晶面面积之和的百分占比。
本申请中涉及的(001)钙钛矿晶面、(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面和(112)钙钛矿晶面，通常为n型晶面。在本申请中，如无其他说明，“n型”半导体材料是指能够提供的自由电子浓度大于空穴浓度，以电子导电为主的半导体材料。“n型”晶面指提供的自由电子浓度大于空穴浓度，以电子导电为主的晶面。
利用(001)钙钛矿晶面与第二钙钛矿晶面之间的能级差，可以形成前述的晶面异质结结构，可提高载流子传输速率、加速载流子的分离、增大载流子的提取效率，有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
在一些实施方式中，所述钙钛矿晶面异质结中的第二钙钛矿晶面包括(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面和(112)钙钛矿晶面中的至少一种；此时，所述钙钛矿晶面异质结中的暴露晶面包括所述(001)钙钛矿晶面，还包括(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面和(112)钙钛矿晶面中的至少一种。
通过在钙钛矿晶面异质结中引入(111)钙钛矿晶面，有利于提高钙钛矿薄膜的水氧稳定性。通过在钙钛矿晶面异质结中引入(110)钙钛矿晶面，有利于提高钙钛矿薄膜的载流子传输速率。通过在钙钛矿晶面异质结中引入(112)钙钛矿晶面，有利于提高钙钛矿薄膜的电荷密度，促进载流子的提取。
在一些实施方式中，所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(111)晶面异质结、(001)/(110)晶面异质结和(001)/(112)晶面异质结中至少一种。
在本申请中，如无其他说明，“(001)/(111)晶面异质结”指由(001)钙钛矿晶面与(111)钙钛矿晶面形成的晶面异质结，“(001)/(110)晶面异质结”指由(001)钙钛矿晶面与(110)钙钛矿晶面形成的晶面异质结，“(001)/(112)晶面异质结”指由(001)钙钛矿晶面与(112)钙钛矿晶面形成的晶面异质结。
通过在钙钛矿晶面异质结中引入(001)/(111)晶面异质结，可以兼顾载流子传输速率的提升和钙钛矿薄膜的水氧稳定性改善，可以综合性改善器件的光电转换效率和稳定性。
通过在钙钛矿晶面异质结中引入(001)/(110)晶面异质结，有利于更显著地提高载流子传输速率。
通过在钙钛矿晶面异质结中引入(001)/(112)晶面异质结，有利于提高钙钛矿薄膜的电荷密度，促进载流子的提取。
作为非限制性示例，所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(111)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(111)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比可以为1~15，进一步可选为1~10，更进一步可选为1.5~9。所述(001)/(111)晶面异质结中所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(111)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比还可以选自下述任一种数值、或选自下述任两种数值构成的区间：1、1.5、2、2.2、2.4、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、9、10、12、13、14、15等。
作为非限制性示例，所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(110)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(110)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比可以为1~5，进一步可选为2~5，更进一步可选为2~4。所述(001)/(110)晶面异质结中所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(110)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比还可以选自下述任一种数值、或选自下述任两种数值构成的区间：1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5等。
作为非限制性示例，所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(112)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(112)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比可以为1~5，可选为1~3，进一步可选为1~2。所述(001)/(112)晶面异质结中所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(112)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比还可以选自下述任一种数值、或选自下述任两种数值构成的区间：1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5等。
可以理解，不同种类晶面异质结（非限制性地例如(001)/(111)晶面异质结、(001)/(110)晶面异质结和(001)/(112)晶面异质结）中的不同暴露晶面的比例可以通过任意合适的方式进行组合，以更好地提升钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换性能。晶面异质结中不同暴露晶面的比例可以采用不同暴露晶面的面积之比。非限制性地，可根据XRD图谱中不同晶面衍射峰的相对强度之比计算得到，各XRD图谱中将(001)晶面的衍射峰相对强度记为1。如无其他说明，采集至少3个位置，每平方厘米可采集至少3个位置，非限制性地，每平方厘米可采集3~5个位置。以(001)/(111)晶面异质结中(001)钙钛矿晶面相对于(111)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为例，对3~5个位置进行XRD测试获得相应的3~5个XRD图谱，将各图谱中(001)晶面的衍射峰相对强度记为1，其余晶面对应的衍射峰的相对强度根据图谱中其衍射峰强度与(001)晶面衍射峰强度的比值计算得到，统计所有图谱中各晶面的衍射峰相对强度，可采用如下公式进行计算：指定晶面的暴露面积之比=指定晶面的衍射峰相对强度之比。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述的钙钛矿薄膜满足如下特征中的一项或多项，可以为如下特征中的任一项：
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(111)晶面异质结，且所述(001)/(111)晶面异质结中所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(111)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~15，可选为1~10，进一步可选为1.5~9（还可以选自上下文中任意合适的数值或范围）；
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(110)晶面异质结，且所述(001)/(110)晶面异质结中所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(110)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~5，可选为2~5，进一步可选为2~4（还可以选自上下文中任意合适的数值或范围）；
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(112)晶面异质结，且所述(001)/(112)晶面异质结中所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(112)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~5，可选为1~3，进一步可选为1~2（还可以选自上下文中任意合适的数值或范围）。
通过调节不同晶面之间的暴露比例，可以更好地前述不同种类晶面异质结的优势。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿薄膜含有晶面调节剂，所述晶面调节剂至少包括异晶面调节剂，所述异晶面调节剂包括含氮环状化合物；
其中，所述含氮环状化合物具有至少一个环结构且至少一个氮原子具有孤对电子，其中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子满足如下特征中的至少一个：（i）为未取代的成环原子，位于单环中或位于桥环的桥头位置；和（ii）为与成环碳原子直接键连的伯氨型氮原子。含氮环状化合物中满足上述的孤对电子型氮原子可记为“有效氮原子”或“有效的孤对电子型氮原子”。例如，1-甲基哌嗪（）及4-哌啶基哌啶（）中的“有效的孤对电子型氮原子”的数量均记为1。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子满足如下特征中的至少一个：（i）为脂肪环或芳香环中的成环原子，未被取代且位于单环中或位于桥环的桥头位置；和（ii）为与脂肪环或芳香环中的成环碳原子直接键连的伯氨型氮原子。
在本申请中，如无其他说明，“晶面调节剂”指能够调节钙钛矿薄膜表面的晶面特性的试剂，可以调节的晶面特性包括但不限于晶面暴露比例、不同晶面之间的能级差等。如无其他说明，“异晶面调节剂”是指能够促使钙钛矿薄膜表面形成不同种类暴露晶面从而形成晶面异质结的试剂。
在本申请中，如无其他说明，“含氮环状化合物”是指含有氮原子且具有至少一个环结构的化合物，作为本申请中异晶面调节剂的含氮环状化合物中的至少一个氮原子具有孤对电子，并具有至少一个有效的孤对电子型氮原子，也即该孤对电子型氮原子满足如下特征中的至少一个：（i）为未取代的成环原子，位于单环中或位于桥环的桥头位置；和（ii）为与成环碳原子直接键连的伯氨型氮原子。在本申请中，将具有孤对电子的氮原子称为“孤对电子型氮原子”或“孤对电子型N原子”。含氮环状化合物中的环结构可以为单环，也可以为桥环类双环，可以为脂肪环，也可以芳香环，可以为碳环，也可以为杂环，环结构上的其他成环原子可以是未取代的，也可以连接非氢的取代基。
在本申请中，本领域技术人员可以理解“单环”、“桥环类双环”、“脂肪环”、“芳香环”、“碳环”、“杂环”的含义，其中，单环指任一个成环原子仅存在于一个环中，桥环类双环指共享两个碳原子的双环，芳香环指具有芳香性的环，脂肪环指不具有芳香性的环，碳环指所有的成环原子均为碳原子的环，杂环指至少一个成环原子为杂原子且至少一个成环原子为碳原子的环。
在本申请中，如无其他说明，“成环原子(ring-membering atom)”是指构成环骨架的非氢原子，成环原子可以为碳原子或杂原子，可分别称为“成环碳原子”、“成环杂原子”。
在本申请中，如无其他说明，“杂原子”指非氢、非碳的原子，如氮原子、氧原子。
在本申请中，如无其他说明，“孤对电子（lone pair）”具有本领域的公知含义，也可称为“未成键孤对电子”，指原子最外电子层中存在的未用于形成共价键的非键合的一对电子，“孤”指未成键，“键”指两个自旋相反的电子会配对。
在钙钛矿薄膜中引入具有孤对电子的氮原子的含氮环状化合物，氮原子上的孤对电子可以与钙钛矿中的二价金属离子形成配位作用，可以调节钙钛矿晶面的表面能，进而调节钙钛矿的结晶速度的和晶体生长方向，利用不同晶面之间的表面能差异，可以使不同晶面之间形成一定的暴露比例，促进晶面异质结结构的形成。当具有孤对电子的氮原子为特定环位置的未取代的成环原子、或者与成环氮原子直接键连的伯氨型单元时，有利于调控与钙钛矿中二价金属离子之间的配位作用。具有孤对电子的氮原子所在的环可以是脂肪环或芳香环；具有孤对电子的氮原子直接键连的环也可以是脂肪环或芳香环。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物的分子量为70 Da ~ 200 Da；可选地，所述含氮环状化合物的分子量为70 Da ~ 180Da；进一步可选地，所述含氮环状化合物的分子量为70 Da ~ 135Da。所述含氮环状化合物的分子量还可以选自下述任一种分子量或选自下述任两种分子量构成的区间:70 Da、72Da、75 Da、80 Da、85 Da、90 Da、95 Da、100 Da、105 Da、110 Da、115 Da、120 Da、125 Da、130 Da、135 Da、140 Da、145 Da、150 Da、155 Da、160 Da、165 Da、170 Da、175 Da、180 Da、185 Da、190 Da、195 Da、200 Da等。所述含氮环状化合物的分子量还可以选自下述还可选自下述范围中的任一合适的范围：70 Da ~ 190Da等。
在本申请中，如无其他说明，含氮环状化合物的分子结构可以采用（但不限于）下述方法进行结构鉴定：傅里叶红外(FT-IR)光谱法、紫外光谱法、氢谱核磁共振（1H NMR）法、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF）法等。
在本申请中，如无其他说明，含氮环状化合物的“分子量”指以道尔顿（Da）为单位计量的分子质量，1道尔顿等于12C原子质量的十二分之一。
在本申请中，如无其他说明，可以采用MALDI-TOF法测试分析含氮环状化合物的分子量。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物的一个分子中，具有孤对电子的氮原子个数为1~3个（例如1、2或3个）；可选地，所述含氮环状化合物的一个分子中，具有孤对电子的氮原子个数为1或2个。在一些实施例中，所述含氮环状化合物的一个分子中，具有孤对电子的氮原子个数为1个。在另一些实施例中，所述含氮环状化合物的一个分子中，具有孤对电子的氮原子个数为2个。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物中的环结构为单环或桥环类双环；可选地，所述含氮环状化合物的分子结构中包括5元、6元或7元单环；可选地，所述含氮环状化合物的分子结构中包括7元或8元桥环类双环。
非限制性的，5元单环的示例如吡咯烷环等，6元单环的示例如哌啶环、哌嗪环、吡啶环、环己环、苯环等，7元单环的示例如氮杂庚环。非限制性的，7元桥环类双环的示例如2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷环等，8元桥环类双环的示例如1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷环等。作为非限制性示例，哌啶环、哌嗪环、吡啶环、氮杂庚环均为氮杂单环，分别具有1、2、1、1个成环氮原子。作为非限制性示例，环己环和苯环均为六元碳环。作为非限制性示例，吡啶环和苯环均为芳香环。作为非限制性示例，吡咯烷环哌啶环、哌嗪环、环己环、氮杂庚环、2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷环、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷环均为脂肪环。
通过调节含氮环状化合物的分子量，可以通过调节含氮环状化合物的分子大小影响与钙钛矿中二价金属离子进行配位时的位阻；通过调控含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子的数量，可以调控与钙钛矿中二价金属离子之间配位作用的多少；通过调节含氮环状化合物中环结构的种类和大小，可以调节与钙钛矿中二价金属离子之间配位作用的强弱和位阻。含氮环状化合物的分子量、含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子的数量、含氮环状化合物中环结构的种类和大小这些调控方式可以以任意合适的方式组合，通过前述调控方式中的一种或多种，可以灵活地调控钙钛矿的结晶速度的和晶体生长方向，实现对晶面表面能以及不同晶面之间暴露比例的精细调节，促进实现更多比例的暴露晶面为高能且稳定的晶面。当控制含氮环状化合物的分子量、含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子的数量、含氮环状化合物中环结构的种类和大小中的一种或多种特征在前述的范围内时，有利于促进前述晶面异质结作用的发挥，有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物中的环结构包括哌啶环、哌嗪环、吡啶环、吡咯烷环、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷环、2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷环、环己环、苯环和氮杂庚环中的至少一种，所述含氮环状化合物中的环结构可以为未取代的或者被1个或多个（如2~4个，进一步如2、3或4个）疏水基团Q所取代。在一些实施例中，所述含氮环状化合物中的环结构为未取代的或者被1个或2~4个疏水基团Q所取代。在一些实施例中，所述含氮环状化合物中的环结构为未取代的或者被1个或2个疏水基团Q所取代。在一些实施例中，所述含氮环状化合物中的环结构可以为未取代的。在一些实施例中，所述含氮环状化合物中的环结构被1个或多个（如2~4个，进一步如2、3或4个）疏水基团Q所取代。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物中的疏水基团Q选自C1-3烷基、环己基和苯基中的一种或多种。在一些实施例中，所述含氮环状化合物中的疏水基团Q选自C1-3烷基。在一些实施例中，所述含氮环状化合物中的疏水基团Q选自甲基和乙基中的一种或两种。
可以根据晶面异质结调控需要选择含氮环状化合物中的环结构，这些环结构可以是未取代的或被取代的。通过在含氮环状化合物的环结构上引入疏水性取代基Q，可调节含氮环状化合物的疏水性，有利于含氮环状化合物在晶体表面聚集，有利于通过隔绝水氧等方面中一种或多种方式起到保护钝化暴露晶面的作用，从而有利于提高钙钛矿薄膜的稳定性。进一步通过选择不同的疏水基团Q可以更精细的调节含氮环状化合物的疏水性。
如果含氮环状化合物中引入亲水基团（如羟基），可能会不利于钙钛矿的水氧稳定性，但是，只要仍能起到调节晶面、改善光电转换效率的作用，则仍可纳入适于本申请中“含氮环状化合物”的范畴。
在一些实施方式中，所述含氮环状化合物不包括非氮杂原子，也即化合物中的所有杂原子均为氮原子。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物包括或不包括非氮杂原子。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物不包括非氮杂原子。
在本申请中，“非氮杂原子”指不为氮的杂原子。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物包括吡咯烷（）、哌啶（/>）、4-甲基哌啶（/>）、4-乙基哌啶（）、3,5-二甲基哌啶（/>）、哌嗪（/>）、1-甲基哌嗪（/>）、4-(1-哌啶基)哌啶（/>）、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷环（/>）、2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷（/>）、吡啶（/>）、4-苯基吡啶（/>）、2-(吡啶-4-基)氮杂环庚烷（/>）、环己胺（/>）和苯胺（/>）中的一种或多种。其中，吡咯烷、哌啶、4-甲基哌啶、4-乙基哌啶、3,5-二甲基哌啶、哌嗪、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷环、2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷、吡啶和4-苯基吡啶的N原子均满足前述特征（i）为未取代的成环原子，位于单环中或位于桥环的桥头位置。1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷环中的两个N原子均为桥环的桥头氮原子。1-甲基哌嗪中的4-位N原子、4-(1-哌啶基)哌啶中的4-位未取代N原子也满足前述特征（i）为未取代的成环原子，位于单环中或位于桥环的桥头位置。环己胺和苯胺均满足前述特征（ii）为与脂肪环或芳香环中的成环碳原子直接键连的伯氨型氮原子。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述含氮环状化合物包括非氮杂原子，可以理解，非氮杂原子的引入应尽量不影响有效孤对电子型氮原子中孤对电子的配位作用。比如，如果孤对电子型氮原子共价键连羰基碳原子，由于羰基为吸电子基团，可能对孤对电子配位作用的发挥产生不利影响，相应的含氮环状化合物的示例如4-丁内酰胺。可以理解，含氮环状化合物中存在不利于异晶面调节作用较佳发挥的非氮氮原子的情形下，只要仍能起到改善光电转换效率的作用，则仍可纳入适于本申请中“含氮环状化合物”的范畴。
可以通过选择前述含氮环状化合物中的一种或多种作为异晶面调节剂，发挥前述晶面异质结的作用，可以提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
关于(001)/(111)晶面异质结，可以通过向钙钛矿前驱液中添加哌啶、吡啶、吡咯烷、环己胺、苯胺、2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷等，及前述任一种的疏水性衍生物I而在相应的钙钛矿薄膜表面形成(001)/(111)晶面异质结。所述疏水性衍生物I指在前述化合物中的成环原子上引入一个或多个疏水基团，该疏水基团可以参考前述的疏水基团Q；作为非限制性示例之一，该疏水基团所直接键连的成环原子与1-位成环原子之间间隔至少一个成环原子，例如，该疏水基团可以位于五元环中的3-位，六元环中的3-位或4-位（也即间位或对位），还可以位于七元环中的3-位或4-位。其中，有效氮原子（“有效的孤对电子型氮原子”）为成环原子时，该有效氮原子记为1-位；有效氮原子直接键连于有效氮原子时，将有效氮原子直接键连的成环原子记为1-位。
在一些实施方式中，所述含氮环状化合物包括哌啶、吡啶、吡咯烷、环己胺、苯胺和2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷，及前述任一种的疏水性衍生物I中的一种或多种。其中，所述的疏水性衍生物I为任一种化合物的n-位成环原子上连接一个或多个疏水基团Q，其中，n≥3，所述疏水基团的定义可参阅前文。在其中的一些实施方式中，所述含氮环状化合物包括哌啶、吡啶、吡咯烷、环己胺、苯胺、2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷、4-甲基哌啶、4-乙基哌啶、3,5-二甲基哌啶、4-哌啶基哌啶和4-苯基吡啶中的一种或多种。非限制性地，所述的疏水性衍生物I可以包括4-甲基哌啶、4-乙基哌啶、3,5-二甲基哌啶、4-哌啶基哌啶和4-苯基吡啶中的一种或多种。
关于(001)/(110)晶面异质结，可以通过向钙钛矿前驱液中添加哌嗪、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷等，及前述任一种的疏水性衍生物II而在相应的钙钛矿薄膜表面形成(001)/(110)晶面异质结。所述的疏水性衍生物II指任一种化合物的n-位成环原子上连接一个或多个疏水基团Q，其中，n≥3，所述疏水基团的定义可参阅前文。其中，哌嗪中的两个N原子分别记为1-位和4-位，1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷中的两个N原子也分别记为1-位和4-位。
在一些实施方式中，所述含氮环状化合物包括哌嗪和1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷，及前述任一种的疏水性衍生物II中的一种或多种。所述的疏水性衍生物II如前所定义。非限制性地，所述的疏水性衍生物II可以包括4-甲基哌嗪。
关于(001)/(112)晶面异质结，可以通过向钙钛矿前驱液中添加2-(吡啶-4-基)氮杂环庚烷等，及前述任一种的疏水性衍生物III而在相应的钙钛矿薄膜表面形成(001)/(112)晶面异质结。所述的疏水性衍生物III指任一种化合物的n-位成环原子上连接一个或多个疏水基团Q，其中，n≥3，所述疏水基团的定义可参阅前文。其中，2-(吡啶-4-基)氮杂环庚烷中，庚环中的N原子记为1-位，吡啶中的N原子记为1’-位，疏水基团可连接于庚环上的3-位或4-位。
在一些实施方式中，所述含氮环状化合物包括2-(吡啶-4-基)氮杂环庚烷及前述化合物的疏水性衍生物III中的一种或多种。所述的疏水性衍生物III如前所定义。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿薄膜包括钙钛矿型化合物，所述钙钛矿型化合物包括二价金属元素；
在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.01~0.5；
可选地，在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.02~0.3；
进一步可选地，在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.05~0.15。
在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比可记为R1mol，R1mol还可以选自下述任一种数值或选自下述任两种数值构成的区间：0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.08、0.1、0.12、0.14、0.15、0.16、0.18、0.2、0.22、0.24、0.25、0.26、0.28、0.3、0.32、0.34、0.35、0.36、0.38、0.4、0.45、0.5等。
通过调节含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比（可记为R1mol）可以调节含氮环状化合物与钙钛矿型化合物中二价金属元素之间的配位作用，进而调控晶面异质结作用的发挥。通过将R1mol控制在前述的范围内，有利于促进前述晶面异质结作用的发挥，更有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿薄膜包括钙钛矿材料，所述钙钛矿材料包括钙钛矿型化合物，钙钛矿型化合物可以包括钛矿型金属卤化物。所述钙钛矿型金属卤化物的化学式可以为ABX3；其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子。B还可以为等摩尔量的一价阳离子C和三价阳离子D的组合，此时的化学式可以表示为A2CDX6，其中的一价阳离子C的非限制性示例如银离子，其中的三价阳离子D的非限制性示例如铋阳离子（Bi3+）、锑阳离子（Sb3+）以及铟阳离子（In3+）中的一种或多种。
在一些实施方式中，A为无机阳离子、有机阳离子或有机无机混合阳离子，可以是甲胺离子（MA+）、甲脒离子（FA+）和铯离子（Cs+）中的至少一种；B为铅离子（Pb2+）和锡离子（Sn2+）中的至少一种；C为无机阳离子、有机阳离子或有机无机混合阳离子，例如可以为银离子（Ag+）；D为无机阳离子、有机阳离子或有机无机混合阳离子，例如可以为铋阳离子（Bi3+）、锑阳离子（Sb3+）以及铟阳离子（In3+）中的至少一种；X为一价阴离子，可以为溴离子（Br-）、碘离子（I-）和氯离子（Cl-）中的至少一种。
在一些实施方式中，A包括Cs+、K+、Rb+、Li+、有机胺阳离子等中的一种或多种。有机胺阳离子可以包括一价胺类阳离子和一价脒基阳离子中的一种或多种。
一价胺类阳离子的非限制性示例如(NR21R22R23R24)+、(R21R22N=CR23R24)+、(R21R22N-C(R25)=NR23R24)+或(R21R22N-C(NR25R26)=R23R24)+，其中，R21、R22、R23、R24、R25和R26各自独立地选自H、C1-20烷基、芳基、取代的C1-20烷基或取代的芳基；其中，C1-20烷基以及取代的C1-20烷基中的“C1-20烷基” 各自独立地可选为C1-15烷基，进一步可选为C1-10烷基，更进一步可选为C1-8烷基，更进一步可选为C1-6烷基，更进一步可选为C1-4烷基，更进一步可选为C1-3烷基，更进一步可选为甲基。芳基以及取代的芳基中的“芳基”各自独立地可选为C6-20芳基，进一步可选为C6-12芳基，更进一步可选为C6-10芳基，更进一步可选为苯基或萘基，更进一步可选为苯基。取代的C1-20烷基和取代的芳基中的取代基各自独立地为C1-10烃基，进一步可选为C1-6烷基或C6-10芳基，更进一步可选为甲基或苯基。
一价胺类阳离子的非限制性示例如CH3NH3 +（甲胺、MA+）、铵（NH4 +）。一价脒基阳离子的非限制性示例如NH2CH＝NH2 +（甲脒，可记为FA+）。
在一些实施方式中，B包括Pb2+、Sn2+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Ge2+、Co2+和Sb2+中的一种或多种。
在一些实施方式中，B可以包括但不限于如下一种或多种元素的二价阳离子：铅、锡、锌、钛、锑、铋、镍、铁、钴、银、铜、镓、锗、镁、钙、铟、铝、锰、铬、钼和铕等。
在一些实施方式中，X包括I-、Br-、Cl-和F-中的一种或多种。
在一些实施方式中，X包括I-、Br-和Cl-中的一种或多种。
在一些实施方式中，X包括I-、Br-中的一种或两种。X可以为I-、Br-或者其组合。一些实施例中，X为I-。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述晶面调节剂包括(001)晶面促进剂。
非限制性地，所述(001)晶面促进剂可以包括十二烷基三甲基溴化铵。
非限制性地，所述钙钛矿薄膜包括钙钛矿型化合物，所述钙钛矿型化合物包括二价金属元素，所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比可以为0.02~0.2，可选为0.05~0.15。所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比还可以选自下述任一种数值或选自下述任两种数值构成的区间：0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.08、0.1、0.12、0.14、0.15、0.16、0.18、0.2等。
在本申请中，如无其他说明，“(001)晶面促进剂”指能够促进钙钛矿薄膜表面形成暴露的(001)晶面的试剂。
通过在钙钛矿薄膜中引入(001)晶面促进剂，可以提高钙钛矿薄膜的(001)钙钛矿晶面的暴露比例，有利于在发挥前述晶面异质结作用的同时，还增强(001)钙钛矿晶面的高载流子传输速率、高光学活性以及低缺陷密度等优势。可以通过调节(001)晶面促进剂的种类和用量中的一方面或多方面，更好地促进(001)晶面促进剂作用的发挥。
在一些实施方式中，所述晶面调节剂包括异晶面调节剂和(001)晶面促进剂，其中，异晶面调节剂和(001)晶面促进剂的定义可以分别参阅前文定义，例如，异晶面调节剂包括含氮环状化合物。进一步地，所述钙钛矿薄膜包括钙钛矿型化合物，所述钙钛矿型化合物包括二价金属元素。在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比可参阅上下文中任意合适的范围或数值，所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比可参阅上下文中任意合适的范围或数值。
在本申请的第二方面，提供一种钙钛矿前驱液，其包括钙钛矿前驱体材料、溶剂和异晶面调节剂，所述异晶面调节剂包括含氮环状化合物，所述含氮环状化合物如本申请第一方面中所定义；
其中，所述钙钛矿前驱体材料包括二价金属元素，至少一部分所述含氮环状化合物与所述钙钛矿前驱体材料中的二价金属元素之间能够形成配位作用。
在本申请中，如无其他说明，“钙钛矿前驱液”为溶液形式，也记为钙钛矿前驱体溶液。
可以在钙钛矿前驱液中引入前述的异晶面调节剂，利用氮原子上的孤对电子与前驱液中二价金属元素之间的配位作用，调节钙钛矿的结晶速度的和晶体生长方向，调节钙钛矿晶面的表面能，利用不同晶面之间的表面能差异，使不同晶面之间形成一定的暴露比例，在不同暴露晶面之间产生协同作用，建立起类似于II型异质结或p-n结内建电场，可形成本申请第一方面中所述的晶面异质结。而在传统的用于制备钙钛矿薄膜的前驱液中，处于钝化A位（一价阳离子所处位置）缺陷的考虑，一般主要通过添加一些有机盐如MACl（甲胺氯）、PEAI（苯乙胺碘）等较大极性的小分子，导致钙钛矿薄膜表面难以出现本申请中描述的晶面异质结。
若采用二苄胺（）或4-丁内酰胺（/>）作为晶面调节剂，其中，采用二苄胺作为晶面调节剂时，钙钛矿薄膜表面出现(001)晶面和(111)晶面，但晶面异质结含量少，而且，二苄胺分子量大、两个苄基导致的位阻大，容易在界面处阻挡电子传输，可能对光电转换效率的改善效果不那么明显。4-丁内酰胺（/>）中的N原子与吸电子性的羰基直接连接，削弱N原子中孤对电子的配位作用，也可能会导致对光电转换效率的改善效果不那么明显。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿前驱体材料包括二价金属元素；
在所述钙钛矿前驱液中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比为0.01~0.5；
可选地，在所述钙钛矿前驱液中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比为0.02~0.3；
进一步可选地，在所述钙钛矿前驱液中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比为0.05~0.15。
在所述钙钛矿前驱液中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比可记为R2mol，R2mol还可以选自下述任一种数值或选自下述任两种数值构成的区间：0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.08、0.1、0.12、0.14、0.15、0.16、0.18、0.2、0.22、0.24、0.25、0.26、0.28、0.3、0.32、0.34、0.35、0.36、0.38、0.4、0.45、0.5等。
通过在钙钛矿前驱液中调节含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比（可记为R2mol），可以调节含氮环状化合物与二价金属元素之间的配位作用，进而调控晶面异质结的形成及其作用发挥。通过将R2mol控制在前述的范围内，有利于促进本申请第一方面中所述的晶面异质结的形成，有利于促进前述晶面异质结作用的发挥，有利于提高钙钛矿薄膜、相应电子器件及相应钙钛矿电池的光电转换效率。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿前驱液还包括(001)晶面促进剂。
非限制性的，在所述钙钛矿前驱液中，所述(001)晶面促进剂包括十二烷基三甲基溴化铵；
非限制性的，在所述钙钛矿前驱液中，所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属离子的摩尔比为0.02~0.2，可选为0.05~0.15。所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属离子的摩尔比还可以选自下述任一种数值或选自下述任两种数值构成的区间： 0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.08、0.1、0.12、0.14、0.15、0.16、0.18、0.2等。
通过在钙钛矿前驱液中引入(001)晶面促进剂，可以促进(001)钙钛矿晶面的形成及其在钙钛矿薄膜表面的暴露比例，有利于在发挥前述晶面异质结作用的同时，还增强(001)钙钛矿晶面的高载流子传输速率、高光学活性以及低缺陷密度等优势。可以通过调节(001)晶面促进剂的种类和用量中的一方面或多方面，更好地促进(001)晶面促进剂作用的发挥。
在一些实施方式中，所述晶面调节剂包括异晶面调节剂（可参考前述定义）和(001)晶面促进剂（可参考前述定义），所述晶面调节剂进一步可以由异晶面调节剂和(001)晶面促进剂组成。异晶面调节剂和(001)晶面促进剂的种类、用量可以分别参考前述定义，可以进行任意合适的组合。在其中的一些实施方式中，(001)晶面促进剂为十二烷基三甲基溴化铵。在其中的另一些实施方式中，异晶面调节剂为1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷或哌啶，(001)晶面促进剂为十二烷基三甲基溴化铵。
本申请第二方面提供的钙钛矿前驱液可用于制备本申请第一方面提供的钙钛矿薄膜。
在本申请的再一个方面，提供本申请第一方面所述钙钛矿薄膜的制备方法，采用本申请第二方面提供的钙钛矿前驱液制备得到。
在一些实施方式中，所述的制备方法包括如下步骤：将本申请第二方面所述钙钛矿前驱液经涂布、成膜，制备得到本申请第一方面所述钙钛矿薄膜。
在一些实施方式中，所述钙钛矿薄膜采用包括如下步骤的方法制备而成：将本申请第二方面所述钙钛矿前驱液涂布于预设位置，进行退火处理，制备得到所述钙钛矿薄膜。
非限制性地，退火处理的温度可以为100~150℃，例如100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃等，还可以选自上述任两种温度构成的温度区间，如100~120℃等。
非限制性地，可以采用狭缝涂布法或旋涂法进行涂布。旋涂的转速可以为1000~4000rpm。
可以采用反溶剂法制备所述钙钛矿薄膜，但不限于此。采用反溶剂法制备时，向钙钛矿前驱液涂布于预设位置后，可以加入反溶剂，使溶液快速达到饱和，促使钙钛矿开始成核结晶。非限制性地，反溶剂例如氯苯、甲苯、乙酸乙酯等中的一种或多种。
在一些实施方式中，采用如下的旋涂方法将钙钛矿前驱液制备成钙钛矿薄膜：将钙钛矿前驱液以900~1100rpm转速旋涂9~11秒后再3800~4200rpm旋涂38~42秒，在第28~32秒时快速滴加反溶剂（如氯苯），于100~150℃下退火8~12分钟，冷却至室温（如20~30℃）。
氯苯可作为钙钛矿的反溶剂，使溶液快速达到饱和，促使钙钛矿开始成核结晶。作为非限制性示例，针对4cm2的涂布面积，采用的反溶剂（如氯苯）滴加量可以为400~800μL，可适用于500~1000nm厚度的钙钛矿薄膜的制备。反溶剂的用量可以为每平方厘米的涂布面积对应100~200μL，进一步地，可适用于500~1000nm厚度的钙钛矿薄膜。
在一些实施方式中，采用如下的旋涂方法将钙钛矿前驱液制备成钙钛矿薄膜：将钙钛矿前驱液以1000rpm转速旋涂10秒后再4000rpm旋涂40秒，在第30秒时快速滴加氯苯，于100℃下退火10分钟，冷却至室温（室温如20~30℃）。
在本申请的第三方面，提供一种钙钛矿电池，其包括本申请第一方面所述钙钛矿薄膜，或者包括本申请第二方面所述钙钛矿前驱液经成膜而形成的钙钛矿薄膜。
本申请第一方面所述钙钛矿薄膜作为钙钛矿电池中的吸光层时，也可称为钙钛矿层。
在一些实施方式中，本申请提供了一种钙钛矿电池，其包括电子传输层、空穴传输层以及本申请第一方面所述钙钛矿薄膜（也记为钙钛矿层），其中，所述钙钛矿薄膜设置于所述电子传输层和所述空穴传输层之间。进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿电池还包括第一电极和第二电极，所述电子传输层、所述空穴传输层和所述钙钛矿层均位于所述第一电极和所述第二电极之间。更进一步地，空穴传输层位于第一电极和钙钛矿层之间，电子传输层位于第二电极和钙钛矿层之间。另一些实施方式中，电子传输层位于第一电极和钙钛矿层之间，空穴传输层位于第二电极和钙钛矿层之间。
在一些实施方式中，所述钙钛矿薄膜中具有前述晶面异质结的一侧表面位于所述钙钛矿层靠近所述电子传输层的一侧。
在本申请中，如无其他说明，钙钛矿电池中的钙钛矿薄膜可以采用如下方式拆解得到后进行晶面异质结特性的测试分析：以电子传输层为C60/BCP，位于电子传输层远离吸光层一侧表面的第二电极为Cu电极为例，可以将钙钛矿电池拆解，将第二电极（如Cu电极）去除，电子传输层（如C60/BCP）可采用相应钙钛矿薄膜的反溶剂（如氯苯）洗去。去除第二电极的方式如采用胶带粘除。
在一些实施方式中，本申请提供了一种钙钛矿电池，其包括正极、负极以及本申请第一方面所述钙钛矿薄膜，其中，所述钙钛矿薄膜设置于所述正极和所述负极之间。
在一些实施方式中，本申请提供了一种钙钛矿电池，其包括依次设置的正极、电子传输层、本申请第一方面所述钙钛矿薄膜、空穴传输层和负极。进一步地，可以为反式p-i-n电池和正式n-i-p电池中的任一种。
钙钛矿电池工作时，吸光层受到光照后，内部电子获得能量并挣脱吸光层的束缚而形成带负电的电子载流子，同时形成带正电的空穴载流子，从而得到电子空穴对，自由电子和自由空穴通过相应传输层以朝着相反的方向传递，使得电子和空穴流动起来，构成外部电流，实现了光能向电能的转换。进一步地，钙钛矿层吸收光子后，受激产生电子空穴对，电子空穴对进一步解离形成带相反电荷的自由载流子，其中的自由电子通过电子传输层向正极传输，自由空穴通过空穴传输层向负极传输，两种自由载流子分别被相应的电极收集，进一步在钙钛矿电池的电路中形成光电流。
电子传输层，能够抽取并传输电子载流子，并可阻挡自由空穴通过。
空穴传输层，能够抽取并传输空穴载流子，并可阻挡自由电子通过。
可以理解，所述钙钛矿电池还包括两个电极。这两个电极中的一个作为正极，可收集经由电子传输层传输的电子载流子，另一个作为负极，可收集经由空穴传输层传输的空穴载流子。
在一些实施方式中，电子传输层中的电子传输材料可以包括但不限于以下材料及其衍生物中的一种或多种：酰亚胺化合物、醌类化合物、富勒烯及其衍生物、甲氧基三苯胺-氟代甲脒（OMeTPA-FA）、钛酸钙（CaTiO3）、氟化锂（LiF）、氟化钙（CaF2）、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）、聚3-已基噻吩（P3HT）、三蝶烯为核的三苯胺（H101）、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺（EDOT-OMeTPA）、N-(4-苯胺)咔唑-螺双芴（CzPAF-SBF）、聚噻吩、金属氧化物、氧化硅（SiO2）、钛酸锶（SrTiO3）、硫氰酸亚铜（CuSCN）等；其中，金属元素可以包括Mg、Ni、Cd、Zn、In、Pb、Mo、W、Sb、Bi、Cu、Hg、Ti、Ag、Mn、Fe、V、Sn、Zr、Sr、Ga和Cr中的一种或多种。
在一些实施方式中，空穴传输层中的空穴传输材料可以包括但不限于以下材料及其衍生物中的一种或多种：2,2',7,7'-四[N ,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴（Spiro-OMeTAD）、咔唑类、三苯胺类、聚三芳胺（PTAA）、镍氧化物（NiOx）、聚3，4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）、WO3等材料可以传输空穴、阻挡电子的材料。
在一些实施方式中，所述钙钛矿电池100包括依次设置的第一电极120、第一电荷传输层130、钙钛矿层140、第二电荷传输层150和第二电极160。
在一些实施方式中，所述钙钛矿电池100包括图7所示结构，包括依次设置的基底层110、第一电极120、第一电荷传输层130、钙钛矿层140、第二电荷传输层150和第二电极160。进一步地，图示各结构层依次层叠设置。
在一些实施方式中，“第一电荷传输层”和“第二电荷传输层”中的一个为电子传输层，另一个为空穴传输层。在一些实施方式中，第一电荷传输层为电子传输层。在一些实施方式中，第一电荷传输层为空穴传输层。
第一电极可以为透明电极。第二电极也可以为透明电极。第一电极和第二电极可以均为透明电极。任一个透明电极可用于光入射。
在一些实施方式中，“第一电极”和“第二电极”中的一个为透明电极，用于光入射。在一些实施方式中，第一电极为透明电极。
在一些实施方式中，所述透明电极的材料可举例，但不限于以下材料中的一种或多种：FTO（氟掺杂氧化锡）、ITO（锡掺杂氧化铟）、AZO（铝掺杂氧化锌）、BZO（硼掺杂氧化锌）、IZO（氧化铟锌）、IWO（钨掺杂氧化铟）等。
在一些实施方式中，第一电极和第二电极中的一个电极包含导电材料，可选地，第二电极包括所述导电材料。所述导电材料可以为有机导电材料、无机导电材料或者其组合。无机导电材料的非限制性示例如金属导电材料，进一步地，金属导电材料可以包括金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)、铋(Bi)、铂(Pt)、镁(Mg)等中任一种或其前述元素的任意合适的混合物。该导电材料可以包括导电氧化物，进一步地，导电材料可以为导电氧化物；导电氧化物的非限制性示例可以包括FTO、ITO、IWO、AZO等中的一种或多种。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿电池包括依次设置的第一电极、第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和第二电极；
其中，所述钙钛矿层为本申请第一方面所述钙钛矿薄膜；
所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层中一个为电子传输层，另一个为空穴传输层；
所述第一电极和所述第二电极中至少一个为透明电极。
在一些实施方式中，所述钙钛矿电池包括基底层。所述基底可以设置于所述第一电极处，也可以设置于所述第二电极层。在一些实施方式中，所述钙钛矿电池包括依次设置的基底层、第一电极、第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和第二电极。在一些实施方式中，所述钙钛矿电池包括依次设置的基底层、第二电极、第二电荷传输层、钙钛矿层、第一电荷传输层和第一电极。
本申请实施方式或实施例中涉及的基底层可以为但不限于玻璃基底或柔性基底。非限制性地，柔性基底可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对萘二甲酸乙二醇酯等中的一种或多种材料。可选地，第一电极为透明电极，用于光入射。
在一些实施方式中，所述基底层为柔性基底层。进一步地，基底层的材料可举例如（但不限于）有机聚合物材料，进一步地，可由如下材料中的一种或多种按不同比例混合：包括但不限于聚乙烯醇（PVA）、聚酯（PET）、聚酰亚胺（PI）、聚萘二甲酯乙二醇酯（PEN）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿电池为p-i-n结构或n-i-p结构。
反式p-i-n结构的钙钛矿电池的稳定性好，有利于实现较长的电池寿命。正式n-i-p有利于实现更高的光电转换效率。
在一些实施方式中，所述钙钛矿电池为反式p-i-n电池和正式n-i-p电池中的任一种。
在一些实施方式中，所述钙钛矿电池为p-i-n结构。
对于正式，在一些实施方式中，所述钙钛矿电池包括透明电极以及依次层叠于透明电极之上的电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和第二电极。此时，第一电极为透明电极，用于光入射。
对于反式，在一些实施方式中，所述钙钛矿电池包括透明电极以及依次层叠于透明电极之上的空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和第二电极。其中透明电极用于光入射。
在一些实施方式中，所述钙钛矿电池包括依次设置的如下结构：基底层（可以为玻璃基底或柔性基底）、第一电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层以及第二电极。
在一些实施方式中，所述钙钛矿电池包括依次设置的如下结构：基底层（玻璃基底或柔性基底）、第一电极、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层以及第二电极。可选地，第一电极为透明电极，用于光入射。柔性基底的定义可参阅前文。
基于本申请中任意合适的实施方式，进一步的一些实施方式中，所述钙钛矿电池包括所述钙钛矿薄膜，还包括电子传输层和空穴传输层，所述钙钛矿薄膜位于所述电子传输层和所述空穴传输层之间；
所述钙钛矿薄膜靠近所述电子传输层的一侧表面包括钙钛矿晶面异质结，或者所述钙钛矿薄膜由所述钙钛矿前驱液在所述空穴传输层上经成膜而形成，其中，所述钙钛矿晶面异质结选自所述钙钛矿薄膜中的钙钛矿晶面异质结，且所述钙钛矿晶面异质结包括所述(001)钙钛矿晶面和第二晶面，所述第二晶面为导带位置高于所述(001)钙钛矿晶面的晶面。
当钙钛矿薄膜和电子传输层之间存在前述的钙钛矿晶面异质结时，钙钛矿晶面异质结包括(001)钙钛矿晶面和导带位置更高的第二晶面，更有利于促进自由电子的传输，有利于更好地发挥晶面异质结的前述作用。
钙钛矿电池可以进行激光划线将钙钛矿电池分割为若干串联的子电池，对于合适尺寸的钙钛矿电池，也可以不进行划线。
在一些实施方式中，钙钛矿电池设置有P1、P2、P3三种跨层设置的刻蚀线，利用P1刻蚀线、P2刻蚀线和P3刻蚀线构成的刻蚀线群组，将钙钛矿电池分割为若干串联的子电池，每个子电池中均包括依次排列的一个P1刻蚀线、一个P2刻蚀线和一个P3刻蚀线，P2刻蚀线位于P1刻蚀线和P3刻蚀线之间。P1刻蚀线、P2刻蚀线、P3刻蚀线可以分别连接相隔设置的结构层，从而使第一电极和第二电极之间的结构层构成回路，将钙钛矿电池形成钙钛矿电池组件。P1、P2和P3可以各自独立地为线状刻蚀线，也称为刻蚀线。P1、P2和P3可以各自独立地为激光刻蚀线。P1、P2和P3的数量与子电池的数量相对应。非限制性地，P1、P2和P3可以采用如下设置方式：P1用于分割第一电极，两端分别连接第一电荷传输层和基底层；P2用于贯穿性分割第二电荷传输层、钙钛矿层和第一电荷传输层，P2刻蚀线的两端分别连接第二电极和第一电极；P3用于贯穿性分割第二电极、第二电荷传输层、钙钛矿层和第一电荷传输层，P3的一端连接第一电极表面，另一端穿出第二电极的外侧表面。
在一些实施方式中，所述钙钛矿电池包括图8所示结构（为器件垂直截面结构图），包括依次层叠设置的基底层110、第一电极120、第一电荷传输层130、钙钛矿层140、第二电荷传输层150和第二电极160，还设置有P1、P2、P3三种刻蚀线将钙钛矿电池分割为若干串联的子电池，P1用于分割第一电极， P2用于贯穿性分割第二电荷传输层、钙钛矿层和第一电荷传输层，P3用于贯穿性分割第二电极、第二电荷传输层、钙钛矿层和第一电荷传输层。
在一些实施方式中，图8所示结构中的基底层110为入光面玻璃基底。
在一些实施方式中，钙钛矿电池中的P1刻蚀线内的填充材料可以与第一电荷传输层一致。
在一些实施方式中，钙钛矿电池中的P2刻蚀线内的填充材料可以与第二电极一致。
在一些实施方式中，P1宽度为10~50μm，例如30μm。
在一些实施方式中，P2宽度为10~200μm，例如150μm。进一步地，P2与P1的间隔可以为20~80μm，例如20μm。
在一些实施方式中，P3宽度为10~50μm，例如15μm。进一步地，P3与P2的间隔可以为20~40μm，例如20μm。
所述钙钛矿电池的规格没有特别限制，可以为，但不限于，300mm×300mm。
可以理解，本申请涉及的所述钙钛矿电池的结构可以不限于前述列举的结构层。还可以根据需求引入其他的功能层，如缓冲层、插入层。在一些实施例中，所述钙钛矿电池可以设置能级合适的缓冲层，可发挥降低能级势垒、促进能级匹配、提高载流子抽取效率、同时还起到钝化界面缺陷态、保护光吸收层、抑制水分子、氧气对电池氧化分解、提高光电转换效率、改善钙钛矿电池稳定性等作用中的一种或多种。根据缓冲层所处位置的不同，缓冲层的类型可包括空穴传输层与阳极之间的缓冲层、电子传输层与阴极之间的缓冲层、空穴传输层与吸收层之间的缓冲层、电子传输层与吸收层之间的缓冲层四种。能够用于钙钛矿电池中缓冲层的材料可以包括但不限于：Cu2O、NiO、AZO、TiO2等。在一些实施例中，可以在电子传输层和第二电极之间设置插入层，插入层的材料示例如浴铜灵（BCP）。
在本申请的再一个方面，提供一种钙钛矿电池的制备方法，其包括如下步骤：向第一电极的一侧表面依次层叠设置第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和第二电极，制备得到所述钙钛矿电池；其中，所述钙钛矿层为本申请第一方面中所定义的钙钛矿薄膜；
其中，在所述第一电荷传输层背离所述第一电极的一侧层叠设置所述钙钛矿层的方法包括如下步骤：
将所述钙钛矿层的前驱液涂覆至所述第一电荷传输层背离所述第一电极的一侧表面上，干燥，形成所述钙钛矿层。所述钙钛矿层的前驱液可以为本申请第二方面所述钙钛矿前驱液。
“将所述钙钛矿层的前驱液涂覆至所述第一电荷传输层背离所述第一电极的一侧表面上”的步骤中，术语“上”表示：前驱液的涂覆层可以与第一电极表面直接接触，也可间隔其他结构层。
钙钛矿电池中的各结构层可以采用包括但不限于下述方式中的一种或多种制备：化学浴沉积法、电化学沉积法、化学气相沉积法、热蒸镀共蒸法、原子层沉积法、磁控溅射法、前驱液旋涂法、前驱液狭缝涂布法、前驱液刮涂法、机械压合法等。可以根据各结构层的材料性质选择合适的方式与相邻结构层层叠在一起。在一些实施方式中，钙钛矿电池中的各结构层可以采用包括但不限于下述方式中的一种或多种制备：热蒸镀法、前驱液涂布法等，其中，前驱液涂布法可以为前驱液旋涂法。
在一些实施方式中，钙钛矿电池的制备方法包括如下步骤：
S10：第一电极上进行P1刻蚀：对层叠于基底层上的第一电极进行P1刻蚀，形成P1刻蚀线，裸露出基底层，得到第一基片，清洗备用。其中，第一电极可以为透明电极。形成的P1刻蚀线的位置可参阅图8。
S20：在第一电极上形成第一电荷传输层。第一电荷传输层可以为空穴传输层。
S30：在第一电荷传输层上形成钙钛矿层。可参阅前述钙钛矿薄膜的制备方法。
S40：在钙钛矿层上形成第二电荷传输层。第一电荷传输层可以为空穴传输层时，第二电荷传输层为电子传输层。进行P2刻蚀，刻蚀深度至第一电极靠近空穴传输层的一侧表面，可参阅图8。
S50：在第二电荷传输层上形成第二电极，进行P3刻蚀，刻蚀深度至第一电极靠近空穴传输层的一侧表面，清边。形成的P3刻蚀线的位置可参阅图8。
在本申请的第四方面，提供一种用电装置，其包括本申请第三方面所述钙钛矿电池。
在其中一些实施例中，上述钙钛矿电池可以用作用电装置的发电器件。发电装置的类型可以包括但不限于集成式发电。发电装置的位置可以包括但不限于汽车的车顶、背板等位置。
进一步地，上述用电装置可以包括移动设备，例如手机、笔记本电脑等，电动车辆、电气列车、船舶及卫星、发电系统等，但不限于此。
图9是作为一个示例的用电装置。该用电装置6为汽车，进一步可以为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。
作为另一个示例的用电装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、计算器等。
作为另一个示例的用电装置可以是可穿戴式设备，如手表等。
在本申请的再一个方面，还提供前述钙钛矿薄膜的应用。前述的钙钛矿薄膜不仅可以用于制备前述的钙钛矿电池、包括钙钛矿电池的用电装置，还可以用于制备光催化材料、发光器件等。发光器件的非限制性示例如LED（发光二极管，Light Emitting Diode)等。
以下，说明本申请的一些实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明技术或条件的，按照上文中的描述进行，或者按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品，或者可通过市购产品按照常规方式合成。
下面的实施例中，室温是指20 °C ~ 30 °C。
下述的实施例中，涉及原料组分的量度参数，如无特别说明，可能存在称量精度范围内的细微偏差。涉及温度和时间参数，允许仪器测试精度或操作精度导致的可接受的偏差。
下述的各实施例中，以p-i-n型钙钛矿电池为例，采用如下方法制备钙钛矿电池，不进行激光划线。
S10：提供FTO导电玻璃，其中，基底为玻璃基底，第一电极为透明电极。
S20：在第一电极上形成空穴传输层。
S30：采用反溶剂法，以旋涂方式，采用1000rpm旋涂10秒后再4000rpm旋涂40秒，在第30秒时快速滴加400 μL氯苯，将钙钛矿前驱液涂布至空穴传输层，100℃下退火10分钟条件下干燥，形成钙钛矿层。钙钛矿前驱液包括钙钛矿前驱体材料、溶剂和异晶面调节剂，还可以包括或不包括(001)晶面促进剂。在钙钛矿层表面形成如下类型的晶面组合：(001)/(110)、(001)/(111)、(001）/(112)等。(001)晶面促进剂采用十二烷基三甲基溴化铵。
S40：在钙钛矿层上形成电子传输层。
S50：在电子传输层上形成第二电极。
钙钛矿前驱体材料可以包括化学式为ABX3钙钛矿型卤化物，其中可以包括或不包括化学式为A2CDX6钙钛矿型化合物，A为无机阳离子、有机阳离子或有机无机混合阳离子，可以是甲胺离子（MA+）、甲脒离子（FA+）和铯离子（Cs+）中的至少一种；B为铅离子（Pb2+）和锡离子（Sn2+）中的至少一种；C为无机阳离子、有机阳离子或有机无机混合阳离子，例如可以为银离子（Ag+）；D为无机阳离子、有机阳离子或有机无机混合阳离子，例如可以为铋阳离子（Bi3 +）、锑阳离子（Sb3+）以及铟阳离子（In3+）中的至少一种；X为一价阴离子，可以为溴离子（Br-）、碘离子（I-）和氯离子（Cl-）中的至少一种。
第一电极可以包括但不限于以下材料：FTO、ITO、AZO、BZO、IZO等。
电子传输层的电子传输材料可以为以下材料、下述材料衍生物、下述材料或其衍生物经掺杂和/或钝化所得的材料中的至少一种：[6,6]-苯基C61丁酸甲酯(PC61BM)、[6,6]-苯基C71丁酸甲酯(PC71BM)、富勒烯C60(C60)、富勒烯C70(C70)、二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)等。
空穴传输层中的空穴传输材料可以如前所定义。
第二电极的材料可以为有机导电材料、无机导电材料或有机无机混合导电材料，第二电极的材料可以包括但不限于以下材料：Ag、Cu、C、Au、Al、ITO、AZO、BZO、IZO等。
基底层可以为玻璃基底。
实施例1.
将416mg的碘化铅（PbI2，摩尔量为1mmol）和170mg的碘化甲胺（FAI，摩尔量为1mmol）溶解在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和二甲基亚砜(DMSO)的0.5mL混合液中（DMF:DMSO的体积比为4:1，再加入11.2mg的1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷，其中，1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷的摩尔量为0.1mmol），得到溶液形式的甲胺铅碘（FAPbI3）前驱液。本例中，1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷作为异晶面调节剂，一个分子中有效孤对电子型N原子的数量为2，孤对电子型N原子的摩尔量与钙钛矿前驱体材料中Pb元素的摩尔比为0.1：1。
取2.0×2.0cm的FTO导电玻璃，两端通过激光刻蚀各去掉0.35cm的FTO，裸露出玻璃基底，得到FTO玻璃极片。FTO导电玻璃在氮气枪下吹干溶剂，放入紫外臭氧机中进行清洗。
将FTO玻璃放置在吸盘上，以5000rpm的转速将聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）水溶液在FTO玻璃基片上旋转30s，随后将形成的FTO/PEDOT:PSS衬底置于高精度加热台上，在150℃条件下退火10min，形成空穴传输层。待其冷却至室温后，放入充满氮气的超净化手套箱中。
在空穴传输层层上旋涂前述制备的甲胺铅碘钙钛矿前驱液，以1000rpm旋涂10秒后再4000rpm旋涂40秒，在第30秒时快速滴加400 μL氯苯，100℃下退火10分钟，冷却至室温。
以4000 rpm的转速将40μL的PCBM（[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯）溶液在钙钛矿薄膜表面上旋转30s，形成电子传输层。其中，PCBM为甲基富勒烯。
在电子传输层上蒸镀8~15nm厚的BCP（浴铜灵）作为插入层。将获的片子放入蒸镀机，蒸镀金属电极Ag作为第二电极。制得的钙钛矿电池可记为电池器件1。
实施例2~29采用与实施例1基本相同的方法，区别在于，钙钛矿前驱液的晶面调节剂的种类和用量不同，可参阅表1。
以实施例19为例，其钙钛矿前驱液的组成为：FAPbI3、哌啶及十二烷基三甲基溴化铵，三者的摩尔浓度之比为1:0.1:0.1。
对比例1~11采用与实施例1基本相同的方法，区别在于，钙钛矿前驱液的晶面调节剂的种类和用量不同，可参阅表1。
对比例1中未使用晶面调节剂，钙钛矿前驱液制备方法为：将414mg的碘化铅（PbI2，摩尔量为1mmol）和170mg的碘化甲胺（FAI，摩尔量为1mmol）溶解在体积比为4：1的N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的0.5mL混合液中。
对比例2中仅添加了(001)晶面促进剂十二烷基三甲基溴化铵，未添加异晶面调节剂。
对比例3~11中改变了异晶面调节剂，未添加(001)晶面促进剂，用于替代前述实施例中异晶面调节剂的试剂种类和用量可参阅表1。
表1中，“有效的孤对电子型N原子”是满足如下特征中至少一个的孤对电子型N原子：（i）为未取代的成环原子，位于单环中或位于桥环的桥头位置；和（ii）为与成环碳原子直接键连的伯氨型氮原子。
表1. 钙钛矿前驱液的组成（其中，钙钛矿前驱液中ABX3中的B为Pb2+）
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测试分析方法：
1、钙钛矿薄膜的暴露晶面的测试分析方法
测试对象：沉积于空穴传输层之后、未沉积电子传输层之前的钙钛矿薄膜的裸露面。
测试方法：在沉积电子传输层之前，采用X射线衍射（XRD）仪测试钙钛矿薄膜的裸露表面的XRD衍射图谱。其中，XRD仪器型号为Bruker D8 DISCOVER，测试参数为：X射线源为Cu Kα1（1.54056 Å），光管设定为TWIST-TUBE，检测器为EIGER2，扫描范围（2θ）为0~80°、扫描速率为10°/分钟。将测试结果与标准卡比对，确定晶面类型，根据不同类型晶面特征衍射峰的强度比值确定不同类型晶面的暴露面积之比。
其中，如无其他说明，FAPbI3钙钛矿材料的XRD图谱的标准卡号为PDF: 00-069-0999，其XRD衍射峰图谱及晶格参数可参阅图6。参考性地，(001)钙钛矿晶面的衍射峰可以选取13.9±0.5°，(110)钙钛矿晶面的衍射峰选取19.7±0.5°，(111)钙钛矿晶面的衍射峰选取24.2±0.5°，(112)钙钛矿晶面的衍射峰选取34.5±0.5°。
其中，表2中的“钙钛矿薄膜表面的晶面组合方式”对应晶面异质结的种类。RA(001)表示：在钙钛矿薄膜之具有钙钛矿晶面异质结的表面，(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于钙钛矿薄膜表面之暴露晶面面积之和的百分占比。DA(001)表示：在钙钛矿薄膜之具有钙钛矿晶面异质结的表面，(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于钙钛矿薄膜表面沿薄膜厚度方向的投影面积的分布面密度，单位为cm2/cm2。表2中，RA(001)结果根据XRD图谱中的特征衍射峰的相对强度比确定；假设“钙钛矿薄膜表面之暴露晶面面积之和”与“钙钛矿薄膜表面沿薄膜厚度方向的投影面积”在数值上相等，则DA(001)按数值与RA(001)基本相等估算。
以(001)/(110)晶面异质结为例，RA(001)的分析过程如下：每平方厘米选取3个位置进行XRD测试获得相应的XRD图谱，每个XRD图谱中将(001)钙钛矿晶面的衍射峰相对强度记为1，其余晶面的衍射峰强度与(001)钙钛矿晶面衍射峰强度的比值记为该晶面的衍射峰相对强度，则：
RA(001)=(001)晶面衍射峰相对强度总和÷所有衍射峰相对强度总和×100%，
DA(001)≈(001)晶面衍射峰相对强度总和÷所有衍射峰相对强度总和（单位cm2/cm2）。
测试分析结果可参阅表2。其中，“钙钛矿薄膜表面的晶面组合方式：（001）晶面/第二晶面”列列出了主要的第二钙钛矿晶面的类型，第二钙钛矿晶面也记为第二晶面。
2、钙钛矿器件的光电转换效率及其稳定性测试
测试对象：各实施例和对比例制备的钙钛矿电池器件，分别于第1天、第30天测试，其中，第30天测试之前的储存环境为暗态、室温、空气环境下。
测试方法：采用太阳光模拟器（光焱），根据国家标准IEC61215进行测试，采用晶硅太阳能电池校正光的强度，使其达到一个太阳强度，AM 1.5，电池与数字源表连接，光照下测试光电转换效率Eff。
大气环境下，太阳光模拟光源使用AM1.5G标准光源，使用四通道数字源表（Keithley 2440）测量光源照射下电池的伏安特性曲线，得到电池的开路电压Voc、短路电流密度Jsc、填充因子FF（Fill Factor），由此计算钙钛矿电池的光电转换效率Eff（Efficiency）。
光电转换效率如下计算：Eff = Pout/Popt
= Voc×Jsc×(Vmpp×Jmpp)/(Voc×Jsc)
= Voc×Jsc×FF
其中，Pout、Popt、Vmpp、Jmpp分别为电池工作输出功率、入射光功率、电池最大功率点电压及最大功率点电流。
测试结果可参阅表2。
测试参数的物理含义：第1天和第30天测试的光电转换效率越高，钙钛矿电池的光电转换性能越好。第30天测试的光电转换效率越高，还表明光电转换性能的稳定性越好。
测试结果分析如下：
图2是本申请对比例1未使用异晶面调节剂制备得到的钙钛矿薄膜的X射线衍射(XRD)图，也未添加任何晶面促进剂。
图4是本申请实施例1中采用1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷作为异晶面调节剂制备得到的钙钛矿薄膜的X射线衍射(XRD)图，主要为(001)/(110)晶面异质结。
图3是本申请实施例2中采用哌啶作为异晶面调节剂制备得到的钙钛矿薄膜的X射线衍射(XRD)图，主要为(001)/(111)晶面异质结。
图5是本申请对比例2中仅使用(001)晶面促进剂但未使用异晶面调节剂制备得到的钙钛矿薄膜的X射线衍射(XRD)图。
从图2~图5的XRD图上，将衍射图谱与标准卡比对可以确定钙钛矿晶面的种类，可以计算出不同晶面的含量比例。其中，(001)晶面衍射峰位置约14.2°、(110)晶面衍射峰位置约20°，(111)晶面衍射峰位置约24.1°。
对比例1未添加任何晶面促进剂，图2中，(001)钙钛矿晶面的特征衍射峰(~47%)为主，其次还有(110)钙钛矿晶面(~27%)和(111)钙钛矿晶面(~24%)的衍射峰。
对比例2中仅使用了(001)晶面促进剂十二烷基三甲基溴化铵，而未使用异晶面调节剂，结果钙钛矿薄膜表面的暴露晶面基本为(001)钙钛矿晶面，基本无晶面异质结。钙钛矿电池的光电转换效率及其稳定性相对于具有同种晶面异质结的实施例1~29均有所下降。
实施例1添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷作为异晶面调节剂，根据图4的XRD图谱分析，(110)的晶面比例显著提升。
实施例2添加哌啶作为异晶面调节剂，根据图3的XRD图谱分析，(111)晶面的暴露比例显著提升。
根据表2的测试结果，实施例1~29制备的钙钛矿薄膜表面中均包含暴露的(001)钙钛矿晶面，且均形成了包含(001)钙钛矿晶面的晶面异质结，晶面异质结中的第二晶面为(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面或(112)钙钛矿晶面。各实施例中，在钙钛矿薄膜表面，根据RA(001)、DA(001)的测试分析结果，(001)钙钛矿晶面的暴露面积的百分占比满足≥60%，(001)钙钛矿晶面与第二晶面的暴露面积比均大于1。
根据表2的测试结果，可知，实施例1~29制备的钙钛矿电池的光电转换效率相对于对比例1均存在一定程度的提高。
对比例3和对比例4中(001)钙钛矿晶面含量较少，光电转换效率改善效果劣于前述各实施例。
对比例5-6中，含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子不满足如下特征的任一个：（i）为未取代的成环原子，位于单环中或位于桥环的桥头位置；和（ii）为与成环碳原子直接键连的伯氨型氮原子，也即不存在有效的孤对电子型氮原子，钙钛矿薄膜表面中(001)钙钛矿晶面的暴露面积占比低于60%，光电转换效率改善效果劣于前述各实施例。
对比例7-8中含氮环状化合物不含具有孤对电子的氮原子，对比例9~10中添加剂不含氮原子，对比例7-10的添加剂均不存在有效的孤对电子型氮原子，对比例7-10中的钙钛矿薄膜表面中(001)钙钛矿晶面的暴露面积占比低于60%，光电转换效率改善效果劣于前述各实施例。
对比例11中引入了亲水基团羟基，钙钛矿薄膜表面中(001)钙钛矿晶面的暴露面积占比低于60%，光电转换效率改善效果劣于前述各实施例。
表2.
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以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可用于解释权利要求的内容。
Claims (53)
1.一种钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿薄膜包括钙钛矿材料，所述钙钛矿材料包括钙钛矿型化合物，钙钛矿型化合物包括钙钛矿型金属卤化物；所述钙钛矿薄膜的至少一侧表面包括钙钛矿晶面异质结，所述钙钛矿晶面异质结由具有能级差的不同暴露晶面构成，且所述钙钛矿晶面异质结中的暴露晶面至少包括(001)钙钛矿晶面；
在所述钙钛矿薄膜之具有所述钙钛矿晶面异质结的表面，所述(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于所述钙钛矿薄膜表面之暴露晶面面积之和的百分占比记为RA(001)，则RA(001)为60%~90%。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，RA(001)为60%~85%。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，RA(001)为64%~85%。
4.根据权利要求2所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，RA(001)为75%~85%。
5. 根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，在所述钙钛矿薄膜之具有所述钙钛矿晶面异质结的表面，所述(001)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之和相对于所述钙钛矿薄膜表面沿薄膜厚度方向的投影面积的分布面密度记为DA(001)，则DA(001)为0.5 cm2/cm2 ~0.9 cm2/cm2。
6. 根据权利要求5所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，DA(001)为0.6 cm2/cm2 ~ 0.85 cm2/cm2。
7. 根据权利要求5所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，DA(001)为0.75 cm2/cm2 ~ 0.85cm2/cm2。
8.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿晶面异质结包括所述(001)钙钛矿晶面和第二钙钛矿晶面，所述第二钙钛矿晶面为导带位置高于所述(001)钙钛矿晶面的晶面。
9.根据权利要求8所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿晶面异质结中的所述第二钙钛矿晶面包括(111)钙钛矿晶面、(110)钙钛矿晶面和(112)钙钛矿晶面中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(111)晶面异质结、(001)/(110)晶面异质结和(001)/(112)晶面异质结中的至少一种；
其中，所述(001)/(111)晶面异质结是由所述(001)钙钛矿晶面和所述(111)钙钛矿晶面形成的晶面异质结；
所述(001)/(110)晶面异质结是由所述(001)钙钛矿晶面和所述(110)钙钛矿晶面形成的晶面异质结；
所述(001)/(112)晶面异质结是由所述(001)钙钛矿晶面和所述(112)钙钛矿晶面形成的晶面异质结。
11.根据权利要求10所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，满足如下特征中的一项或多项：
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(111)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(111)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~15；
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(110)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(110)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~5；
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(112)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(112)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~5。
12.根据权利要求11所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，满足如下特征中的一项或多项：
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(111)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(111)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~10；
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(110)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(110)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为2~5；
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(112)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(112)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~3。
13.根据权利要求11所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，满足如下特征中的一项或多项：
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(111)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(111)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1.5~9；
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(110)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(110)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为2~4；
所述钙钛矿晶面异质结包括(001)/(112)晶面异质结，在所述钙钛矿薄膜表面中，所述(001)钙钛矿晶面相对于所述(112)钙钛矿晶面的暴露晶面面积之比为1~2。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿薄膜含有晶面调节剂，所述晶面调节剂至少包括异晶面调节剂，所述异晶面调节剂包括含氮环状化合物；
其中，所述含氮环状化合物具有至少一个环结构且至少一个氮原子具有孤对电子，其中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子满足如下特征中的至少一个：（i）为未取代的成环原子，位于单环中或位于桥环的桥头位置；和（ii）为与成环碳原子直接键连的伯氨型氮原子。
15.根据权利要求14所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子满足如下特征中的至少一个：（i）为脂肪环或芳香环中的成环原子，未被取代且位于单环中或位于桥环的桥头位置；和（ii）为与脂肪环或芳香环中的成环碳原子直接键连的伯氨型氮原子。
16. 根据权利要求14所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物的分子量为70 Da ~ 200 Da。
17. 根据权利要求16所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物的分子量为70 Da ~ 180 Da。
18. 根据权利要求16所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物的分子量为70 Da ~ 135 Da。
19.根据权利要求14所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物的一个分子中，具有孤对电子的氮原子个数为1~3个。
20.根据权利要求19所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物的一个分子中，具有孤对电子的氮原子个数为1或2个。
21.根据权利要求14所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物中的环结构为单环或桥环类双环。
22.根据权利要求21所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物的分子结构中包括5元、6元或7元单环。
23.根据权利要求21所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物的分子结构中包括7元或8元桥环类双环。
24.根据权利要求14所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物中的环结构包括哌啶环、哌嗪环、吡啶环、吡咯烷环、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷环、2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷环、环己环、苯环和氮杂庚环中的至少一种，所述含氮环状化合物中的环结构为未取代的或者被1个或多个疏水基团Q所取代。
25.根据权利要求24所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物中的环结构为未取代的或者被1个或2~4个疏水基团Q所取代。
26.根据权利要求24所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物中的环结构为未取代的或者被1个或2个疏水基团Q所取代。
27.根据权利要求24所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物中的疏水基团Q选自C1-3烷基、环己基和苯基中的一种或多种。
28.根据权利要求27所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物中的疏水基团Q选自C1-3烷基。
29.根据权利要求27所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物中的疏水基团Q选自甲基和乙基中的一种或两种。
30.根据权利要求14所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物不包括非氮杂原子。
31.根据权利要求30所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含氮环状化合物包括吡咯烷、哌啶、4-甲基哌啶、4-乙基哌啶、3,5-二甲基哌啶、哌嗪、1-甲基哌嗪、4-(1-哌啶基)哌啶、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷环、2-氮杂-双环[2,2,1]庚烷、吡啶、4-苯基吡啶、2-(吡啶-4-基)氮杂环庚烷、环己胺和苯胺中的一种或多种。
32.根据权利要求14所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿薄膜包括钙钛矿型化合物，所述钙钛矿型化合物包括二价金属元素；
在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.01~0.5。
33.根据权利要求32所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.02~0.3。
34.根据权利要求32所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，在所述钙钛矿薄膜中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.05~0.15。
35.根据权利要求14所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述晶面调节剂包括(001)晶面促进剂。
36.根据权利要求35所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述(001)晶面促进剂包括十二烷基三甲基溴化铵。
37.根据权利要求35所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿薄膜包括钙钛矿型化合物，所述钙钛矿型化合物包括二价金属元素，所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.02~0.2。
38.根据权利要求37所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿型化合物中二价金属元素的摩尔比为0.05~0.15。
39.一种钙钛矿前驱液，其特征在于，为权利要求1~38中任一项所述钙钛矿薄膜的前驱液，所述钙钛矿前驱液包括钙钛矿前驱体材料、溶剂和异晶面调节剂，所述异晶面调节剂包括含氮环状化合物，所述含氮环状化合物如权利要求14~31任一项中所定义；
其中，所述钙钛矿前驱体材料包括二价金属元素，至少一部分所述含氮环状化合物与所述钙钛矿前驱体材料中的二价金属元素之间能够形成配位作用。
40.根据权利要求39所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，在所述钙钛矿前驱液中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比为0.01~0.5。
41.根据权利要求40所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，在所述钙钛矿前驱液中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比为0.02~0.3。
42.根据权利要求40所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，在所述钙钛矿前驱液中，所述含氮环状化合物中具有孤对电子的氮原子相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属元素的摩尔比为0.05~0.15。
43.根据权利要求39所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，所述钙钛矿前驱液还包括(001)晶面促进剂。
44.根据权利要求43所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，所述(001)晶面促进剂包括十二烷基三甲基溴化铵。
45.根据权利要求43所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属离子的摩尔比为0.02~0.2。
46.根据权利要求43所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，所述(001)晶面促进剂相对于所述钙钛矿前驱体材料中二价金属离子的摩尔比为0.05~0.15。
47.一种钙钛矿电池，其特征在于，包括权利要求1~38中任一项所述钙钛矿薄膜。
48.根据权利要求47所述钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池为p-i-n结构或n-i-p结构。
49.根据权利要求47所述钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池还包括电子传输层和空穴传输层，所述钙钛矿薄膜位于所述电子传输层和所述空穴传输层之间；
所述钙钛矿薄膜靠近所述电子传输层的一侧表面包括钙钛矿晶面异质结，其中，所述钙钛矿晶面异质结选自所述钙钛矿薄膜中的钙钛矿晶面异质结，且所述钙钛矿晶面异质结包括所述(001)钙钛矿晶面和第二钙钛矿晶面，所述第二钙钛矿晶面为导带位置高于所述(001)钙钛矿晶面的晶面。
50.一种钙钛矿电池，其特征在于，包括权利要求39~46中任一项所述钙钛矿前驱液经成膜而形成的钙钛矿薄膜。
51.根据权利要求50所述钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池为p-i-n结构或n-i-p结构。
52.根据权利要求50所述钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池还包括电子传输层和空穴传输层，所述钙钛矿薄膜位于所述电子传输层和所述空穴传输层之间；
所述钙钛矿薄膜由所述钙钛矿前驱液在所述空穴传输层上经成膜而形成，所述钙钛矿薄膜靠近所述电子传输层的一侧表面包括钙钛矿晶面异质结，其中，所述钙钛矿晶面异质结选自所述钙钛矿薄膜中的钙钛矿晶面异质结，且所述钙钛矿晶面异质结包括所述(001)钙钛矿晶面和第二钙钛矿晶面，所述第二钙钛矿晶面为导带位置高于所述(001)钙钛矿晶面的晶面。
53.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求47~52中任一项所述钙钛矿电池。
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Also Published As
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