一种钙钛矿前驱体溶液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于钙钛矿技术领域，提供了一种钙钛矿前驱体溶液，包括：溶解有胺基气体的前驱体溶液。本发明专利技术将气体处理技术与前驱体溶液配制有效结合，在溶液中均匀溶解胺基气体，不仅能有效稳定前驱体溶液，改善其中间相结构，还能在涂布过程中对钙钛矿薄膜实现原位钝化处理。理。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿前驱体溶液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于钙钛矿
，尤其涉及一种钙钛矿前驱体溶液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]有机
‑
无机杂化钙钛矿凭借其高吸光系数、长载流子传输距离、高载流子迁移率、可溶液法低成本制备、高光电转换效率等优势，吸引了大量关注。高结晶质量的钙钛矿层对于电池的效率及稳定性具有重要的作用。
[0003]传统的钙钛矿前驱体溶液制备过程是将适量的AX和PbX2直接加入有机溶剂中进行搅拌，反应生成ABX3钙钛矿，随后利用溶液法涂布。气体后处理技术作为钙钛矿薄膜的一种优化方式，可以起到提高钙钛矿成膜质量、降低缺陷态密度、实现局域相转化等作用，但增加了处理步骤的同时，也需要使用较多的气体。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钙钛矿前驱体溶液及其制备方法和应用，本专利技术提供的前驱体溶液用于制备钙钛矿层以及电池具有更好的性能。
[0005]本专利技术提供了一种钙钛矿前驱体溶液，包括：
[0006]溶解有胺基气体的前驱体溶液。
[0007]优选的，所述胺基气体选自氨气、甲胺、甲脒中的一种或几种。
[0008]优选的，所述胺基气体在前驱体溶液中饱和。
[0009]优选的，所述前驱体溶液包括：溶剂和溶质；
[0010]所述溶剂优选为DMF(N,N
‑
二甲基甲酰胺)、DMSO(二甲基亚砜)、NMP(N
‑
甲基吡咯烷酮)、2
>‑
ME(乙二醇单甲醚)、GBL(γ
‑
丁内酯)、离子液体MAAc(醋酸甲胺)中的一种或多种；
[0011]所述溶质优选为ABX3钙钛矿，其中A为MA(甲胺)、FA(甲脒)、Cs(铯)中的一种或多种，B为Pb(铅)、Sn(锡)中的一种或两种，X为Br(溴)、Cl(氯)、I(碘)中的一种或多种。
[0012]在本专利技术的实施例中，所述溶质在前驱体溶液中的浓度可以为0.8～1.6mol/L，也可以为1.0～1.4mol/L，还可以为1.2mol/L。
[0013]本专利技术提供一种上述技术方案所述的钙钛矿前驱体溶液的制备方法，包括：
[0014]将胺基气体溶解在前驱体溶液中，得到钙钛矿前驱体溶液。
[0015]优选的，所述溶解过程中向前驱体溶液中通入胺基气体，所述通入胺基气体的压力为0.001～0.005MPa。
[0016]优选的，所述溶解过程中向装有前驱体溶液的容器中通入惰性气体，所述通入惰性气体的压力为0.1～1MPa。
[0017]在本专利技术的实施例中，所述溶解过程中可以通过超声振动、磁力搅拌、机械搅拌等方式提高气体溶解度及均匀性，超声振动过程中的超声功率可以为50～200W，也可以为100～150W；磁力搅拌或机械搅拌的速度可以为400～1000rpm，也可以为600～800rpm。
[0018]在本专利技术的实施例中，可以通过调节通入惰性气体的压力，使容器的压力实现高压(0.3～0.9MPa)
‑
低压(大气压)的反复循环，从而使胺基气体在过饱和溶液中以稳定形式(例如直径为1μm以下的气泡)存在。
[0019]本专利技术提供了一种钙钛矿薄膜，由包括上述技术方案所述的钙钛矿前驱体溶液制备得到。
[0020]本专利技术提供了一种电池，包括：上述技术方案所述的钙钛矿薄膜。
[0021]本专利技术将气体处理技术与前驱体溶液配制有效结合，在溶液中均匀溶解胺基气体，不仅能有效稳定前驱体溶液，改善其中间相结构，还能在涂布过程中对钙钛矿薄膜实现原位钝化处理。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例制备钙钛矿前驱体溶液装置的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例2制备的电池的I
‑
V曲线。
具体实施方式
[0024]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术提供了一种钙钛矿前驱体溶液，包括：
[0026]溶解有胺基气体的前驱体溶液。
[0027]在本专利技术中，所述胺基气体优选选自氨气、甲胺(MA)、甲脒(FA)等气体中的一种或几种的混合气。
[0028]在本专利技术中，所述前驱体溶液优选包括：溶剂和溶质。
[0029]在本专利技术的实施例中，所述溶剂可以为DMF(N,N
‑
二甲基甲酰胺)、DMSO(二甲基亚砜)、NMP(N
‑
甲基吡咯烷酮)、2
‑
ME(乙二醇单甲醚)、GBL(γ
‑
丁内酯)、离子液体MAAc(醋酸甲胺)中的一种或多种。
[0030]在本专利技术的实施例中，所述溶质可以为ABX3钙钛矿，其中A为MA(甲胺)、FA(甲脒)、Cs(铯)中的一种或多种，B为Pb(铅)、Sn(锡)中的一种或两种，X为Br(溴)、Cl(氯)、I(碘)中的一种或多种；所述溶质可以为FA
x
MA1‑
x
Pb(I
x
Br1‑
x
)3，x为0～1。
[0031]在本专利技术的实施例中，所述溶质在前驱体溶液中的浓度可以为0.8～1.6mol/L，也可以为1.0～1.4mol/L，还可以为1.2mol/L。
[0032]在本专利技术的实施例中，所述前驱体溶液的制备方法可以：以溶质为FA
x
MA1‑
x
Pb(I
x
Br1‑
x
)3，x为0～1，溶质浓度为1mol/L为例，在容器中加入x mol的FAI，(1
‑
x)mol的MABr，x mol的PbI2，(1
‑
x)mol的PbBr2，加入1L的溶剂后，通过超声(功率为50～150W)，磁力搅拌(搅拌速度为200～800rpm)等方式，使溶质充分溶解、反应，即可获得所需的钙钛矿前驱体溶液。
[0033]在本专利技术中，所述胺基气体在前驱体溶液中的溶解度优选为饱和。
[0034]本专利技术提供一种上述技术方案所述的钙钛矿前驱体溶液的制备方法，包括：
[0035]将胺基气体溶解在前驱体溶液中，得到钙钛矿前驱体溶液。
[0036]在本专利技术中，所述溶解过程中优选向前驱体溶液中通入胺基气体，所述通入胺基气体的压力可以为0.001～0.005MPa，也可以为0.002～0.004MPa，还可以为0.003MPa；所述溶解过程中优选同时向装有前驱体溶液的容器中通入惰性气体，所述通入惰性气体的压力可以为0.1～1MPa，也可以为0.2～0.8MPa，也可以为0.3～0.6MPa，最优选为0.4～0.5MPa；所述惰性气体优选选自氮气和/或氩气。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿前驱体溶液，包括：溶解有胺基气体的前驱体溶液。2.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液，其特征在于，所述胺基气体选自氨气、甲胺、甲脒中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液，其特征在于，所述胺基气体在前驱体溶液中饱和。4.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液，其特征在于，所述前驱体溶液包括：溶剂和溶质；所述溶剂选自N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N
‑
甲基吡咯烷酮、乙二醇单甲醚、γ
‑
丁内酯、醋酸甲胺中的一种或多种；所述溶质选自ABX3钙钛矿，其中A为甲胺、甲脒、铯中的一种或多种，B为铅、锡中的一种或两种，X为溴、氯、碘中的一种或多种。5.一种权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：周养盈，肖平，赵志国，秦校军，伏丰义，王兴涛，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：