[發明專利]一種鈣鈦礦薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201710453035.4
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107302055B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 黃程;牛高強;黃維
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 11590 北京市領專知識產權代理有限公司
• 代理人: 林輝輪

本發明涉及一種鈣鈦礦薄膜的制備方法，通過鈣鈦礦前驅液中添加含氟及類含氟雙極性化合物，利用化合物中極性基團交聯多晶薄膜的晶界，提高鈣鈦礦的成膜質量，同時利用含氟分子及類含氟基團的憎水性來提高鈣鈦礦薄膜的穩定性，并且通過所摻雜的含氟基團及類含氟基團提高了其光電性能。所制備的含氟鈣鈦礦型薄膜應用于制備無磁滯、高效、穩定的鈣鈦礦型太陽電池及其他相關薄膜晶體管、電致發光、激光發射等光電半導體器件。

技術領域

本發明涉及一種鈣鈦礦薄膜的制備方法，屬于鈣鈦礦型太陽能電池及其他相關光電半導體材料領域。

背景技術

鈣鈦礦太陽電池是基于鈣鈦礦材料光生伏特效應轉換成電能的器件，自2009年首次出現至今，其能量轉換效率由最初3.8％提高到如今的20％左右，比較染料敏化太陽電池的研究歷史，鈣鈦礦電池的研究進展迅速。近幾年來，隨著鈣鈦礦電池的發展，鈣鈦礦電池的結構得到不斷豐富(介孔結構，平面結構，介孔平面結構，無空穴傳輸層結構等)，鈣鈦礦薄膜制備方法也有了更多研究和改進方式(一步法，兩步法，雙源熱蒸法等)。

鈣鈦礦太陽電池性能隨著制備工藝的改進逐漸接近理論極限，而其空氣穩定性問題越來越受到了人們的重視。現有一些的提高鈣鈦礦電池穩定性方法包括：用Al₂O₃替代TiO₂介孔層、鈣鈦礦薄膜化學修飾、以及優化電池結構等，同時空穴材料、器件結構及各層材料界面的穩定性問題也逐漸引起人們的關注，然而鈣鈦礦材料本身材料特征一直是鈣鈦礦電池穩定性問題的關鍵。有機無機雜化鈣鈦礦材料本身對于水氧敏感，在空氣中易吸水分解，這是有機無機雜化鈣鈦礦材料自身特性導致，而從鈣鈦礦多晶薄膜穩定性本身出發提高其憎水能力的解決方案尚未出現。鈣鈦礦型光電材料的發展亟待需求在不改變其光電性能的情況下，提高其穩定性，這對于其在光電器件中的廣泛應用意義重大。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中鈣鈦礦電池穩定性較差的問題，提供一種鈣鈦礦薄膜的制備方法，其穩定性高，光電性能好。

本發明人通過鈣鈦礦前驅液中添加含氟及類含氟極性化合物，利用化合物中-OH,-NH₃I,-NH₂極性基團交聯多晶薄膜，減少晶界缺陷，提高鈣鈦礦的成膜質量；同時利用含氟分子及類含氟基團的憎水性保護、抗紫外光分解來提高鈣鈦礦薄膜的穩定性；含氟極性與偶極分子增強界面場耦合，強化激子有效分子與電荷傳輸；通過界面摻雜或重摻雜的含氟基團及類含氟基團提高了其光電性能。

技術方案

一種鈣鈦礦薄膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)配制鈣鈦礦前驅液：

采用二甲基甲酰胺(DMF)做溶劑，按通式A_x(CH₃NH₃I)_1-xPbI₂的配比加入A、CH₃NH₃I和PbI₂，混合均勻，得到鈣鈦礦前驅液；

(2)旋涂：在將步驟(1)制得的鈣鈦礦前驅液在基片上進行旋涂，旋涂過程中一次性滴加50～100μl的氯苯，旋涂結束后，在100℃條件下加熱退火3-15min，即得鈣鈦礦薄膜；