[發明專利]CsPbBr3 有效
| 申請號: | 202010660511.1 | 申請日: | 2020-07-10 |
| 公開(公告)號: | CN111874941B | 公開(公告)日: | 2022-09-27 |
| 發明(設計)人: | 曹小兵;張國帥;蔡一帆;蔣龍 | 申請(專利權)人: | 五邑大學 |
| 主分類號: | H01L31/032 | 分類號: | H01L31/032;C01G21/00;H01L31/072 |
| 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 |
| 地址: | 529000 廣*** | 國省代碼: | 廣東;44 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | cspbbr base sub | ||
本發明公開了一種CsPbBr3鈣鈦礦及其制備方法和器件,該制備方法包括以下步驟:CsBr溶液的制備:取CsBr溶于第一溶劑,混合形成CsBr溶液,第一溶劑包括水、乙醇和乙二醇;PbBr2溶液的制備:取PbBr2溶于第二溶劑,混合形成PbBr2溶液,第二溶劑包括磷酸三乙酯;CsPbBr3鈣鈦礦的制備:取基底,先在基底上覆上CsBr溶液,然后覆上PbBr2溶液,進行處理使得CsBr與PbBr2反應生成CsPbBr3。本發明的方法完全使用綠色的溶劑制備,具有環境友好的優勢,可以為后續鈣鈦礦大規模生產提供新的技術路線,有望在太陽能電池、發光二極管、光電探測器、阻變存儲器、隨機激光發射器中獲得應用。
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鈣鈦礦及其制備方法和器件。
背景技術
溶劑毒性問題,是鈣鈦礦太陽能電池大規模生產前需要解決的一個關鍵問題。在制備鈣鈦礦薄膜中,通常需要大量使用毒性溶劑,比如使用DMF、DMSO、NMP和DMAC來溶解鈣鈦礦前驅體。然而這些有機溶劑均具有毒性,會對環境和人體健康構成威脅。隨著鈣鈦礦電池的大批量工業化生產和應用,將會排放大量的有毒溶劑,由此引發的環保問題和作業人員的健康問題,是完全不能忽視的。國際上,通常以時間加權平均允許濃度(PC-TWA)來確定空氣中有害物質的限定量。根據我國最新公布的工業場所有害因素職業接觸限值(GBZ2.1-2019)的標準,以配制鈣鈦礦溶液最常使用的溶劑DMF為例,其PC-TWA值為 20mg/m3。這就意味著即使在一個1000m3的密閉環境中制備鈣鈦礦太陽能電池,只要22mL 的DMF揮發到空間中,就會超出PC-TWA的值,進而對從業人員的健康產生威脅。事實上,制備鈣鈦礦薄膜過程中需要使用大量的DMF等溶劑。醫學研究表明:DMF可經過皮膚、呼吸道、腸胃進入人體,會對人體的生殖發育系統、神經系統、消化系統等構成危害,尤其是對人體的肝臟產生嚴重的損害。衛生健康機構曾對皮革廠的從業人員健康進行檢測。分析結果表明:即使從業人員暴露在低濃度的DMF環境中,經過長時間的接觸,他們的肝功能損害程度要明顯高于普通人群。在2017年世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單中,DMF位列其中。因此,開發低毒/無毒的綠色有機溶劑取代這些有毒溶劑來配制礦溶前驅體溶液,以減少甚至消除有毒溶劑對人體和環境的危害,對未來鈣鈦礦太陽能電池實現產業化,具有十分重要的現實意義。
CsPbBr3薄膜在大氣環境中表現出優異的穩定性,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價值。在這些器件中,制備覆蓋完全、結晶優異、相單一的CsPbBr3薄膜對獲得優異性能的器件至關重要。在現有的報道中,通常使用傳統的兩步法制備CsPbBr3薄膜。第一步,制備PbBr2薄膜,首先將PbBr2粉末溶解在DMF中形成溶液,然后通過旋涂工藝成膜并通過退火處理形成PbBr2薄膜;第二步,將PbBr2薄膜與CsBr/甲醇溶液反應并通過退火處理形成CsPbBr3薄膜。由于PbBr2和CsBr在常規溶劑中溶解度往往有限,因此現已有制備CsPbBr3薄膜的方法高度依賴于有毒溶劑DMF和甲醇。為消除有毒溶劑DMF和甲醇對環境和作業人員健康的不利影響,開發綠色溶劑體系制CsPbBr3薄膜,對制備以CsPbBr3薄膜為核心的相關器件具有重要的現實意義。
發明內容
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H01L 半導體器件;其他類目中不包括的電固體器件
H01L31-00 對紅外輻射、光、較短波長的電磁輻射,或微粒輻射敏感的,并且專門適用于把這樣的輻射能轉換為電能的,或者專門適用于通過這樣的輻射進行電能控制的半導體器件;專門適用于制造或處理這些半導體器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半導體本體為特征的
H01L31-04 .用作轉換器件的
H01L31-08 .其中的輻射控制通過該器件的電流的,例如光敏電阻器
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