[發明專利]一種CsPbBr3

有效

• 申請號: 201910857070.1
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110690302B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 曹小兵;賈怡
• 申請（專利權）人: 五邑大學;中國空間技術研究院
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/068;H01L31/18;H01L21/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 劉方

本發明公開了一種CsPbBr₃薄膜及其制備方法和一種器件，CsPbBr₃薄膜的制備方法，包括以下步驟：制備或提供PbBr₂薄膜；在所述PbBr₂薄膜上涂覆CsBr水溶液；對涂覆有所述CsBr水溶液的所述PbBr₂薄膜進行處理以去除水且使得CsBr與PbBr₂反應生成CsPbBr₃。本發明使用綠色無毒的水取代有機溶劑制備出覆蓋完全的高質量的CsPbBr₃薄膜。在基于CsPbBr₃薄膜的器件如太陽能電池、發光二極管、光電探測器、阻變存儲器、隨機激光器中具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及鈣鈦礦材料技術領域，尤其是涉及一種CsPbBr₃薄膜及其制備方法和一種器件。

背景技術

近年來，鈣鈦礦材料因其合適的帶隙、高的光吸收系數、高的載流子遷移率、低的缺陷密度等優異的性質而備受矚目。以鈣鈦礦薄膜為光吸收層的太陽能電池的光電轉換效率已由最初的3.8％提升至25.2％。然而，鈣鈦礦薄膜容易和空氣中的水發生反應，從而降低器件的性能。因此，為了避免水對鈣鈦礦質量的影響，行業通用的方法是采用有機溶劑實現鈣鈦礦材料的制備。而且在制備過程中，幾乎都是在手套箱中進行，從而隔絕制備過程中空氣中的水份。使用有機溶劑以及手套箱中制備鈣鈦礦材料，從而有效隔絕水，已經成為鈣鈦礦領域的廣泛共識。但是，手套箱和有機溶劑的使用，大幅度的提高了鈣鈦礦薄膜的制備成本，更重要的是，所使用的有機溶劑一般均具有一定的毒性，對環境、尤其是相關生產人員的身體健康會造成較大的危害。因此，改變鈣鈦礦制備過程中有機溶劑大量使用的現狀，對于降低鈣鈦礦的制備成本，以及改善相關從業人員的工作環境，是十分必要的。

CsPbBr₃作為一種鈣鈦礦材料在太陽能電池、發光二極管、光電探測器、阻變存儲器等領域具有重要的應用。在CsPbBr₃鈣鈦礦薄膜的制備過程中，沿用傳統的鈣鈦礦材料的制備方法，以有機溶劑為媒介制備CsPbBr₃薄膜。已有的CsPbBr₃薄膜制備方法同樣存在鈣鈦礦材料制備過程中的普遍問題：1、使用有機溶劑制造成本高；2、制備得到的CsPbBr₃薄膜連續性差；3、有機溶劑存在毒性，污染環境、危害從業人員健康。因此，開發綠色環保的溶劑和CsPbBr₃制備方法，對CsPbBr₃鈣鈦礦材料的廣泛應用和行業的發展是十分必要的。

發明內容

為克服現有技術的不足，尤其克服行業內鈣鈦礦薄膜制備過程中不可用水、而且必須隔絕水的固有偏見，本發明的目的是提供一種CsPbBr₃薄膜的制備方法，以水作為CsBr的溶劑，制備出了覆蓋完全、晶粒尺寸大、表面平整的高質量CsPbBr₃薄膜。該制備方法具有制備快速、經濟成本低、環境友好等優勢。基于該方法所制備的CsPbBr₃薄膜在器件如太陽能電池、發光二極管、光電探測器、阻變存儲器、隨機激光發射器中具有較好的應用前景。

本發明所采取的技術方案是：

本發明提供一種CsPbBr₃薄膜的制備方法，包括以下步驟：

制備或提供PbBr₂薄膜；

在所述PbBr₂薄膜上涂覆CsBr水溶液；

對涂覆有所述CsBr水溶液的所述PbBr₂薄膜進行處理以去除水且使得CsBr與PbBr₂反應生成CsPbBr₃。

優選地，所述CsBr水溶液中的CsBr的濃度為150mg/mL～450mg/mL。在該濃度范圍，能夠在PbBr₂薄膜上較好地沉積一層CsBr薄膜，為后續的擴散反應提供物質基礎。