[發明專利]無缺陷的鈣鈦礦薄膜、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 201910288194.2
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN110112300A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 范利生;孫璇;瞿光胤;田清勇;范斌
• 申請（專利權）人: 蘇州協鑫納米科技有限公司
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/48;H01L51/54;H01L51/56
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 趙世發;王鋒

本發明公開了一種無缺陷的鈣鈦礦薄膜、其制備方法及應用，所述制備方法包括：1)將鈣鈦礦單晶溶于溶劑，形成鈣鈦礦前驅體溶液；2)采用所述鈣鈦礦前驅體溶液制作形成鈣鈦礦薄膜。本發明提供的方法工藝流程簡單，易于操作；并且本發明采用鈣鈦礦單晶作為鈣鈦礦前驅體的原材料，可以完全消除材料純度和AX與BX₂物質配比存在的偏差，制作形成的鈣鈦礦薄膜質量高、穩定性好、無缺陷。

技術領域

本發明涉及一種鈣鈦礦薄膜的制備方法，特別涉及一種制備無缺陷的鈣鈦礦薄膜、其制備方法及應用，屬于材料及光電技術領域。

背景技術

鈣鈦礦作為一種新型半導體光電材料，在近幾年來得到飛速發展。以ABX3通式的金屬鹵素鈣鈦礦由于材料制備簡單、光電轉換效率高、成本低廉和可溶液加工等特性，被應用于多個領域，如：鈣鈦礦太陽能電池，發光二極管和光電傳感器等。目前有關鈣鈦礦的器件實驗室效率都非常完美，如鈣鈦礦太陽能電池轉換效率可達23.3％，鈣鈦礦LED發光效率接近100％等。然而鈣鈦礦一直未投入商業應用，其中最關鍵的問題在于如何低成本的制備高質量的大面積鈣鈦礦薄膜。

目前，現有技術中制備鈣鈦礦薄膜所使用的材料為AX與BX₂的混合物(鈣鈦礦通式ABX3)，如MAI、FAI、CsI、MABr、FABr、CsBr、MACl、FACl、CsCl與PbI₂、PbBr₂、PbCl₂、SnI₂、SnBr₂、SnCl₂的混合物。采用兩種物質混合配置的鈣鈦礦前驅體溶液，無論在材料的純度或兩種物質配比，都會存在一定的偏差，導致采用此種鈣鈦礦前驅體溶液制備的鈣鈦礦薄膜存在一定的缺陷，抑制鈣鈦礦太陽能電池效率的提高。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種無缺陷的鈣鈦礦薄膜、其制備方法及應用，進而克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種無缺陷的鈣鈦礦薄膜的制備方法，其包括：

1)將鈣鈦礦單晶溶于溶劑，形成鈣鈦礦前驅體溶液；

2)采用所述鈣鈦礦前驅體溶液制作形成鈣鈦礦薄膜。

進一步的，所述步驟1)包括：至少采用超聲或振動方式使鈣鈦礦單晶溶解于溶劑中形成鈣鈦礦前驅體溶液。

進一步的，所述鈣鈦礦前驅體溶液的濃度為0.5-2mol/L。

進一步的，所述鈣鈦礦單晶的化學式為ABX₃，其中A包括MA、FA、Cs和Rb中的任意一種，但不限于此，B包括Pb和Sn中的任意一種，但不限于此，X包括I、Br和Cl中的任意一種，但不限于此。

進一步的，所述鈣鈦礦單晶的制備方法包括：將第一鹵化物和第二鹵化物溶解于溶劑中形成混合溶液，將所述混合溶液于90-120℃條件下加熱處理1-7天，獲得所述鈣鈦礦單晶，其中所述第一鹵化物的化學式為AX，第二鹵化物的化學式為BX₂，A包括MA、FA、Cs和Rb中的任意一種，但不限于此，B包括Pb和Sn中的任意一種，但不限于此，X包括I、Br和Cl中的任意一種，但不限于此。

優選的，所述第一鹵化物和第二鹵化物的摩爾比為1:1～1:1.25。

進一步的，所述鈣鈦礦單晶的制備方法還包括：先將所述混合溶液于90-120℃條件下加熱處理1-2天形成鈣鈦礦單晶晶種，之后繼續于90-120℃條件下加熱處理3-5天，進而獲得所述鈣鈦礦單晶。

進一步的，所述鈣鈦礦單晶包括單陽離子和/或單陰離子鈣鈦礦單晶。