单步闪蒸法生长大尺寸晶粒的钙钛矿薄膜及平面型太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种单步闪蒸法生长大尺寸晶粒的钙钛矿薄膜及平面型太阳能电池的制备方法，其中钙钛矿薄膜制备方法是用钙钛矿材料的溶液做单一蒸发源，采用瞬间快速将电流迅速加至200A，使蒸发舟温度瞬间达到1000℃以上，材料瞬间升华，通过调整不同溶液配比，制备出成份可控以及大晶粒尺寸的钙钛矿薄膜。采用一步闪蒸法制备的钙钛矿薄膜具有能耗低，蒸发速率快，时间短，薄膜无空洞且大面积均匀，衬底选择范围广，适合做平面型器件的特点。同时采用PCBM为n型材料，Spiro‑OMeTAD为p型材料与i型的钙钛矿薄膜一起构成p‑i‑n型平面太阳能电池器件，优化制备条件后可获得效率大于10.01%的器件。

主权项

一种单步闪蒸法生长大尺寸晶粒的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a. 钙钛矿材料配料：把两种不同的原料粉末溶解于有机溶剂中制备成ABX₃型有机无机杂化钙钛矿溶液，或者将两种不同的原料粉末混合制成ABX₃型有机无机杂化钙钛矿粉末，其中两种不同的原料粉末分别为AX粉末和BX₂粉末，其中A是指正一价有机小分子基团，B是正二价金属元素，X是负一价的卤族元素，在进行钙钛矿材料配料时，采用的原料粉末中的AX粉末和BX₂粉末的物质摩尔比为(1.0~3.0):1，根据不同的原料来调整配比参数；b. 单步闪蒸法生长大尺寸晶粒的钙钛矿薄膜：采用在所述步骤a中制备的ABX₃型有机无机杂化钙钛矿溶液或ABX₃型有机无机杂化钙钛矿粉末做单一蒸发源，将金属蒸发舟进行预处理，采用闪蒸法仪器装置，将钙钛矿溶液转移涂覆到金属蒸发舟上形成液膜，或者将钙钛矿粉末均匀的平铺于金属蒸发舟上形成粉末层，然后将装料后的金属蒸发舟置入蒸法仪器装置的蒸发室中；再将蒸发室内的气压抽真空至低于5×10^‑3Pa，并继续保持抽速以保持蒸发室的真空度，或关闭真空泵及气体管路阀门，并通入惰性气体或氮气使蒸发室内气压至1‑100Pa，当蒸发室内气氛气压条件稳定后，加载不低于200A的电流，将金属蒸发舟上的钙钛矿材料溶液或钙钛矿材料粉末在小于1秒的时间内快速升温至1000‑1500℃，使钙钛矿材料溶液中的钙钛矿材料溶质或钙钛矿材料粉末瞬间升华，控制蒸发过程小于5秒，通过闪蒸法，将钙钛矿材料溶液中的钙钛矿材料溶质或钙钛矿材料粉末蒸镀到衬底上，即在衬底上制备出大晶粒尺寸的钙钛矿薄膜。