[發(fā)明專利]可控混合溶劑體系及其在制備鈣鈦礦材料中的用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910025742.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN109742246B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉秋菊;范春琳;白華;田清勇;范斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆山協(xié)鑫光電材料有限公司
• 主分類號(hào): H10K71/12
• 分類號(hào): H10K71/12;H10K71/15;H10K71/40;H10K30/10
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開了一種可控混合溶劑體系及其在制備鈣鈦礦材料中的用途。所述可控混合溶劑體系包括胺類化合物、乙醇、乙腈以及二甲基亞砜。本發(fā)明還公開了一種鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，包括鈣鈦礦前驅(qū)體及溶劑，所述溶劑包括胺類化合物、乙醇、乙腈以及二甲基亞砜。本發(fā)明還公開了一種鈣鈦礦薄膜的制備方法，包括在室溫下對(duì)前述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液進(jìn)行成膜處理，制得鈣鈦礦薄膜。本發(fā)明將胺類化合物?乙醇?乙腈?二甲基亞砜四元溶劑體系用于一步旋涂法制備鈣鈦礦薄膜的前驅(qū)體溶劑，簡(jiǎn)化了前驅(qū)體溶液制備工藝，結(jié)晶時(shí)間可控，減少了不可控因素的發(fā)生，可以方便快捷的制備大面積高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜，所獲鈣鈦礦薄膜不需要任何退火后處理過程，簡(jiǎn)化了工藝流程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈣鈦礦大面積薄膜制備及其制造領(lǐng)域，特別涉及一種全新的可控混合溶劑體系、一種鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，以及其在制備鈣鈦礦材料如鈣鈦礦薄膜中的用途。

背景技術(shù)

近年來，隨著第三代薄膜太陽能電池領(lǐng)域的飛速發(fā)展，基于CH₃NH₃PbI₃這一類有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料作為光伏領(lǐng)域的一顆新星，因具有低成本、可溶液加工、高的光吸收性能、優(yōu)異的電子性能諸多優(yōu)勢(shì)，在短短的幾年間其光電轉(zhuǎn)換效率由2009年的3.8％急劇增加到如今的23.2％，在未來的綠色能源領(lǐng)域顯示出了前所未有的優(yōu)勢(shì)。眾所周知，鈣鈦礦活性層的質(zhì)量直接制約著其電池性能。目前鈣鈦礦薄膜的制備方法主要有兩種：一步旋涂法和兩步旋涂法，一步法制備鈣鈦礦薄膜方便快捷，被認(rèn)為最有可能應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的一種制備鈣鈦礦薄膜的方法。

目前，高質(zhì)量的光活性層的制備不僅可以吸收更多的紫外-可見-近紅外光譜區(qū)域的光子來產(chǎn)生激發(fā)態(tài)，而且有利于電荷的分離與傳輸，鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量受到前驅(qū)體溶液的濃度、溶劑的選擇、元素組成配比等因素的影響，因而在優(yōu)化制備薄膜工藝的同時(shí)，前驅(qū)體溶液的制備對(duì)鈣鈦礦薄膜起到至關(guān)重要的作用。

然而現(xiàn)有鈣鈦礦薄膜制備方法的局限性主要在于：

1.一步旋涂法制備鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的方法只涉及高沸點(diǎn)溶劑，溶劑毒性較大且溶解性較差，始終制約著高濃度鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的制備，且溶液狀態(tài)不穩(wěn)定，限制了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，未能從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中去；

2.目前報(bào)道的所有高沸點(diǎn)溶劑直接旋涂制備的鈣鈦礦薄膜均勻性差、表面覆蓋率極低，易形成樹枝狀、團(tuán)簇狀、以及島狀結(jié)構(gòu)等，大多需要在旋涂過程中滴加氯苯、甲苯、乙醚等反溶劑快速洗去多余的前驅(qū)體溶劑、或者在旋涂之后經(jīng)過閃蒸后加工工藝使高沸點(diǎn)溶劑快速揮發(fā)，再或者通過甲胺后處理工藝使覆蓋不完全的樹枝狀薄膜覆蓋完全，制備工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種低沸點(diǎn)和高沸點(diǎn)溶劑相結(jié)合的可控混合溶劑體系。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種鈣鈦礦前驅(qū)體溶液。

本發(fā)明的另一目的還在于提供所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液在鈣鈦礦薄膜的制備方法中的用途。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可控混合溶劑體系于制備鈣鈦礦材料中的用途，所述可控混合溶劑體系包括體積比為V₁：V₂：V₃：V₄的胺類化合物、乙醇、乙腈以及二甲基亞砜，其中0.1＜V₁≤1，0.1＜V₂≤2，0.1＜V₃≤10，0.1＜V₄≤3。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，包括鈣鈦礦前驅(qū)體及溶劑，所述溶劑包括體積比為V₁：V₂：V₃：V₄的胺類化合物、乙醇、乙腈以及二甲基亞砜，其中0.1＜V₁≤1，0.1＜V₂≤2，0.1＜V₃≤10，0.1＜V₄≤3。