一种钙钛矿电子器件及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种钙钛矿电子器件及其制备方法和应用。一种钙钛矿电子器件，包括：钙钛矿光电材料和设于钙钛矿光电材料表面上的封装层；封装层包括自钙钛矿光电材料开始，依次设置的缓冲层、旋涂玻璃层和疏水层；缓冲层的制备原料包括二氧化硅颗粒和油性光固化环氧树脂胶。本发明专利技术的钙钛矿电子器件，通过结构和成分间的相互匹配，能够实现柔性封装，并能实现对钙钛矿光电材料优异的水氧阻隔。本发明专利技术还提供了上述钙钛矿电子器件的制备方法和应用。提供了上述钙钛矿电子器件的制备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿电子器件及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于新能源
，具体涉及一种钙钛矿电子器件及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]太阳能是世界上最丰富的能源资源，一年中，阳光可以提供的能量多于一百倍地球上已知化石燃料储备能量的总和，太阳能电池是利用太阳能的一个媒介，太阳能电池的核心材料包括硅基材料、III
‑
IV族材料和钙钛矿材料。其中，钙钛矿具有价格低廉、制备简单、改性方法多且容易、所得太阳能电池的光电效率高等优点；在太阳能电池领域具有广阔的应用前景。
[0003]钙钛矿是一种形如通用式AMX3的混合物统称。在立方体晶胞中，阳离子A驻留在立方体的八个角，阳离子M位于立方体的中心，并被一个八面体[MX6]中的6个X阴离子(位于表面中心)所包围。可以相同的单元结构组成三维、两维、一维、零维的结构。这些晶体具有一些奇特的性质，例如薄膜晶体管的高迁移率、发光二极管的强激子、超快的非线性响应等。因此在太阳能电池领域具有广泛的应用前景。
[0004]虽然具有上述多种优点，但是，钙钛矿光电材料仍然存在以下缺点：对空气中的水和氧气十分敏感，并难以长时间承受150℃以上的高温。行业内通常采用优化封装方法和材料的方法改善上述问题；但是现有的封装方法，特别是柔性封装方法难以实现较高的水氧阻隔，且制备过程需要较高的固化温度，还可能引入易对钙钛矿光电材料及电极造成损伤的物质。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种钙钛矿电子器件，通过结构和成分间的相互匹配，能够实现柔性封装，能实现对钙钛矿光电材料优异的水氧阻隔。
[0006]本专利技术还提出一种上述钙钛矿电子器件的制备方法。
[0007]本专利技术还提出一种上述钙钛矿电子器件或制备方法的应用。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提出了一种钙钛矿电子器件，包括：
[0009]钙钛矿光电材料和设于所述钙钛矿光电材料表面上的封装层；
[0010]所述封装层包括自所述钙钛矿光电材料开始，依次设置的缓冲层、旋涂玻璃层和疏水层；
[0011]所述缓冲层的制备原料包括二氧化硅颗粒和油性光固化环氧树脂胶。
[0012]根据本专利技术的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：
[0013](1)本专利技术采用的缓冲层主要材质为环氧树脂胶，具有延展性和缓冲性，旋涂玻璃层的主要制备原料为旋涂玻璃，也是非刚性材料，因此封装后的钙钛矿电子器件可具备一定的柔性。
[0014](2)本专利技术采用的缓冲层的主要材料为油性光固化环氧树脂胶，其中不含有水分，不会对钙钛矿光电材料产生腐蚀；
[0015]此外，油性光固化环氧树脂胶采用光照固化，相较于传统的热固化和激光固化，这种固化方式更温和，不会产生高温，避免了高温对钙钛矿光电材料的影响。
[0016](3)旋涂玻璃层中通常含有硅氧键，所述缓冲层中的二氧化硅颗粒，与所述钙钛矿光电材料以及旋涂玻璃层(中的硅氧键)均有较强的结合性能；可避免所述缓冲层和旋涂玻璃层在使用过程中剥离。
[0017](4)缓冲层对水及醇类等溶剂可达到较好的阻隔效果，但是仍有被这些分子渗透的风险；旋涂玻璃层相较于缓冲层，具有更好的水氧阻隔性，但是需进行热固化；此外，缓冲层和旋涂玻璃层均含有氧等亲水官能团，不够疏水，长期水氧阻隔效果难以保证，即不能保证所得钙钛矿电子器件的长寿命；
[0018]本专利技术将缓冲层、旋涂玻璃层和疏水层相结合，通过设置各功能层间的相对位置；缓冲层可保护钙钛矿光电材料不受旋涂玻璃层制备过程的影响；疏水层可提升钙钛矿电子器件整体的疏水性，进而提升其使用寿命。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述钙钛矿光电材料的存在形式为薄膜。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述钙钛矿光电材料中包括二维钙钛矿、准二维钙钛矿和三维钙钛矿中的至少一种。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述三维钙钛矿的结构通式为AMX3；
[0022]优选地，A
+
包括CH3NH
3+
(MA
+
)、CH2(NH2)
2+
(FA
+
)、CH(NH2)
3+
(GA
+
)、(CH3)2NH
2+
(DMA
+
)、Cs
+
和Rb
+
中的至少一种；
[0023]优选地，M
2+
包括Pb
2+
、Sn
2+
、Ge
2+
、Nd
2+
和Sb
2+
中的至少一种；
[0024]优选地，X
‑
包括Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
和SCN
‑
中的至少一种。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，所述二维钙钛矿和准二维钙钛矿的通式为C
x
A
n
‑1M
n
X
3n+1
；
[0026]优选地，C选自苯甲胺阳离子、苯乙胺阳离子、苯丁胺阳离子、丁基胺阳离子、胍盐阳离子、对氟苯乙胺阳离子和有机双胺阳离子中的至少一种；
[0027]优选地，x为1或2，当C为一价阳离子时，x＝2，否则x＝1；
[0028]优选地，n≥2。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，所述缓冲层的厚度为50～3000nm。
[0030]优选地，所述缓冲层的厚度为0.5～1.5μm，优选地，约为1μm。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中，所述缓冲层的制备原料中，二氧化硅和光固化环氧树脂胶的重量比为1:30～100。
[0032]优选地，所述二氧化硅和所述光固化环氧树脂胶的重量比为1:50～70。
[0033]优选地，所述二氧化硅为气相二氧化硅，优选地，粒径为1～100nm；
[0034]优选地，所述光固化环氧树脂胶包括型号为B
‑
100M的双酚A环氧丙烯酸树脂，或型号为B
‑
138的改性环氧丙烯酸酯中的至少一种。
[0035]优选地，所述光固化环氧树脂胶购自广东博兴新材料科技有限公司。
[0036]由此，本专利技术采用的光固化环氧树脂固含量低，且固化速度快，更有利于所述缓冲层的快速形成。
[0037]在本专利技术的一些实施例中，所述缓冲层的制备原料中，还包括光引发剂；
[0038]优选地，所述光引发剂选自2,4,6
‑
三甲基苯甲酰膦酸二乙酯、2
‑
苯基
‑
2,2
‑
二甲氨基
‑1‑
(4
‑
吗啉苯基)
‑1‑
丁酮、2
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿电子器件，其特征在于，包括：钙钛矿光电材料和设于所述钙钛矿光电材料表面的封装层；所述封装层包括自靠近所述钙钛矿光电材料开始，依次设置的缓冲层、旋涂玻璃层和疏水层；所述缓冲层的制备原料包括二氧化硅颗粒和油性光固化环氧树脂胶。2.根据权利要求1所述的钙钛矿电子器件，其特征在于，所述旋涂玻璃层的制备原料包括满足Si(OR)4所示的硅氧烷，其中R选自甲基和乙基中的一种。3.根据权利要求2所述的钙钛矿电子器件，其特征在于，所述旋涂玻璃层的制备原料还包括催化剂；优选地，所述催化剂包括盐酸、氢溴酸、硝酸和氨水中的至少一种。4.根据权利要求1所述的钙钛矿电子器件，其特征在于，所述疏水层的制备原料包括3,3,3
‑
三氟烷基三氯硅烷。5.根据权利要求1～4任一项所述的钙钛矿电子器件，其特征在于，所述缓冲层的厚度为50～3000nm；优选地，所述旋涂玻璃层的厚度为0.2～1.0μm；优选地，所述疏水层的厚度为300～800nm。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞国金，赖金洪，周佩先，
申请(专利权)人：长沙先进电子材料工业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：