[發明專利]一種鈣鈦礦墨水及鈣鈦礦薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 202210098181.0
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114456642B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 深圳黑晶光電技術有限公司
• 主分類號: H10K71/13
• 分類號: H10K71/13;H10K85/50;H10K71/40;C09D11/36
• 代理公司: 廣東廣盈專利商標事務所(普通合伙) 44339
• 代理人: 李俊

本發明公開了一種鈣鈦礦墨水及鈣鈦礦薄膜的制備方法，其方法包括：取鈣鈦礦前驅體、配體溶劑以及載體溶劑混合均勻，制得以上所述的鈣鈦礦墨水；采用噴墨打印工藝在制備環境下將所述鈣鈦礦墨水打印至基板上，得到鈣鈦礦濕膜；在基板上方保持氣體流速，使鈣鈦礦濕膜自然成核，形成鈣鈦礦預結晶干膜；在退火條件下，使得所述的鈣鈦礦預結晶干膜結晶固化形成鈣鈦礦薄膜。本發明通過配置鈣鈦礦墨水，使得鈣鈦礦薄膜能通過噴墨打印技術快速成型，并實現了對鈣鈦礦薄膜的精準控制。

技術領域

本發明涉及太陽能技術領域，尤其涉及一種鈣鈦礦墨水及鈣鈦礦薄膜的制備方法。

背景技術

鈣鈦礦材料擁有載流子遷移率高，帶隙可調，制備合成工藝簡單，成本低廉等特性，在太陽能光伏領域有著相當大的應用前景，目前實驗室指標的鈣鈦礦電池光電轉換效率已經超過25％。為了實現鈣鈦礦材料在光伏領域的工業生產和商業化應用，鈣鈦礦薄膜的大面積沉積工藝非常關鍵。

在制備工藝方面，鈣鈦礦薄膜可以通過蒸鍍、絲印、旋涂、刮涂、狹縫涂和噴墨打印等多種方法實現，其中蒸鍍的成本高，絲印的精度和厚度很難控制，旋涂不適于大規模生產。

目前產業界主要通過狹縫涂布的方式實現鈣鈦礦薄膜的均勻涂敷，該技術對設備的精度要求很高，涂布液體往往因為受力不穩定造成厚度不均勻等缺陷。其次，鈣鈦礦薄膜的結晶成相往往需要反溶劑萃取或真空閃蒸的方式實現，增加了成本的同時，可靠性也很難得到保證。如何使鈣鈦礦自然成核并與噴墨打印技術結合起來，是大規模連續的低成本工業化生產的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，本發明提供了一種鈣鈦礦墨水及鈣鈦礦薄膜的制備方法，通過配置鈣鈦礦墨水，使得鈣鈦礦薄膜能通過噴墨打印技術快速成型，并實現了對鈣鈦礦薄膜的精準控制。

為了解決上述問題，本發明提出了一種鈣鈦礦墨水，所述鈣鈦礦墨水包括：鈣鈦礦前驅體、配體物以及載體溶劑，所述鈣鈦礦前驅體為基于ABX3結構的鈣鈦礦材料，其中：A為一價陽離子，B為二價陽離子，X為一價陰離子；

所述鈣鈦礦前驅體在所述載體溶劑中的質量百分含量為10-80wt％；

所述配體物與ABX3中B材料的摩爾比例為1：[0.5-1.5]。

所述A為鉀、銫、銣、甲胺基或者甲脒基中的一種或幾種陽離子；

所述B為鉛、錫中的一種或幾種陽離子；

所述X為鹵族元素、類鹵族元素中的一種或幾種陰離子。

所述鹵族元素為：碘、溴、氯。

所述配體物包括二甲基亞砜DMSO、氮甲基吡咯烷酮NMP、DPSO、DMSP中的至少一種。

所述載體溶劑包括二甲基甲酰胺DMF,二甲基亞砜DMSO,γ丁內酯GBL，2-ME，γ-戊內酯E中的至少一者。

相應的，本發明還提供了一種鈣鈦礦薄膜的制備方法，所述制備方法包括：

取鈣鈦礦前驅體、配體溶劑以及載體溶劑混合均勻，制得以上所述的鈣鈦礦墨水；

采用噴墨打印工藝在制備環境下將所述鈣鈦礦墨水打印至基板上，得到鈣鈦礦濕膜；

在基板上方保持氣體流速，使鈣鈦礦濕膜自然成核，形成鈣鈦礦預結晶干膜；

在退火條件下，使得所述的鈣鈦礦預結晶干膜結晶固化形成鈣鈦礦薄膜。

所述制備環境為濕度小于40％的空氣或惰性氣體環境；所述基板溫度控制在10-80攝氏度。

所述氣體流速為0-5m/s。

所述退火條件為一步或多步加熱退火。