【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池，具体为一种钙钛矿前驱液、钙钛矿薄膜和钙钛矿电池。
技术介绍
1、钙钛矿材料由于具有高吸光系数、长载流子寿命、长载流子扩散距离、高载流子迁移率、可调带隙、可溶液加工和原料便宜等特点，使其在光伏领域的发展极为迅速。钙钛矿太阳能电池在十几年时间里，就将能量转换效率从3.8％提高到26.1％。目前实验室制备钙钛矿多晶薄膜主要使用旋涂法。旋涂法中常常使用反溶剂来调控钙钛矿的结晶生长动力学过程，反溶剂可以使钙钛矿前驱体溶液快速过饱和，从而引发快速成核，形成致密薄膜。但为了满足商业化应用，在制备大面积钙钛矿太阳能电池时，使用反溶剂存在重复性差的问题，并且旋涂法存在离心力使得难以制备均匀性好和晶体质量高的大面积薄膜。
2、为了解决这个问题，科学家发展了刮涂法制备钙钛矿太阳能电池，而在刮涂法制备钙钛矿太阳能电池中，最关键的是如何制备均匀性好且晶体质量高的大面积钙钛矿薄膜。根据经典的晶体成核生长理论可知，薄膜的均匀性取决于晶体成核速率，成核速率越快形成的晶核数量越多，薄膜均匀性越好。薄膜的晶体质量取决于晶体的生长速率，晶体的生长速率越慢，薄膜的晶体质量越好。现有技术主要通过引入添加剂或控制制备过程中的温度，使得延缓晶体生长速度，但是并不能提高晶体成核速率，也就是说目前的技术主要解决晶体质量差的问题，并不能有效解决薄膜均匀性差的问题。
3、因此如何调控刮涂法制备钙钛矿薄膜的结晶生长动力学过程，对制备均匀性好且晶体质量高的大面积钙钛矿薄膜至关重要，而均匀性好且晶体质量高的大面积钙钛矿薄膜是钙钛矿太阳能电
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种钙钛矿前驱液、钙钛矿薄膜和钙钛矿电池。在钙钛矿的前驱液中引入次磷酸类化合物，不仅可以通过加速钙钛矿相的形成来提高成核速率，还能与前驱液中的铅离子形成强的配位键作用从而延缓晶体生长速率，从而实现刮涂法制备均匀性好且晶体质量高的钙钛矿薄膜。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种钙钛矿前驱液，所述钙钛矿前驱液的组分包括fapbx13、氯化物、mapbx23、次磷酸类化合物，所述x1、x2为卤素元素；其中，所述前驱液中铅和次磷酸类化合物的摩尔比为1:(0.017～0.028)。
4、优选地，所述铅和次磷酸类化合物的摩尔比为1:0.022。
5、优选地，所述fapbx13、氯化物、mapbx23、次磷酸类化合物的摩尔比为：220:54:40:(4.32～7.2)。
6、优选地，所述次磷酸类化合物选自次磷酸铵、次磷酸甲眯、次磷酸苯甲铵、次磷酸苯乙铵、次磷酸苯乙脒、次磷酸苯丙铵、次磷酸苯丙脒、次磷酸苯甲脒、次磷酸丙铵、次磷酸丁铵、次磷酸戊铵、次磷酸己铵、次磷酸二甲铵、次磷酸二乙铵中的一种或几种。在本专利技术的一些实施例中，所述次磷酸类化合物为次磷酸铵。
7、所述氯化物选自macl、nh4cl、facl中的一种或多种。
8、优选地，所述钙钛矿前驱液的组分还包括溶剂。
9、更为优选地，所述fapbx13、氯化物、mapbx23、溶剂、次磷酸类化合物的摩尔比为220:54:40:124:(4.32～7.2)。
10、第二方面，本专利技术提供一种钙钛矿前驱液的制备方法，包括以下步骤：
11、将甲脒卤化物和卤化铅1混合后溶于溶剂1中，制备得到fapbx13溶液；
12、将甲胺卤化物和卤化铅2混合后溶于溶剂2中，制备得到mapbx23溶液；
13、将氯化物溶于溶剂3中，得到氯化物溶液；
14、将次磷酸类化合物溶于溶剂4中，得到添加剂；
15、依次混合fapbx13溶液、氯化物溶液、mapbx23溶液、溶剂5、添加剂即得；
16、其中，所述x1、x2为卤素元素。
17、优选地，所述甲脒卤化物为fai和/或fabr。
18、优选地，所述甲胺卤化物为mai和/或mabr。
19、优选地，所述甲脒卤化物和卤化铅1的摩尔比为1:1。
20、优选地，所述甲脒卤化物和卤化铅1的总摩尔量与溶剂1的体积比为2.2:0.5mmol/ml。
21、优选地，所述甲胺卤化物和卤化铅2的摩尔比为1:1.05。
22、优选地，所述甲胺卤化物和卤化铅2的总摩尔量与溶剂2的体积比为2.05:0.5mmol/ml。
23、优选地，所述氯化物的摩尔量与溶剂3的体积比为1.2mmol/ml。
24、优选地，所述次磷酸类化合物的摩尔量与溶剂4的体积比为0.36mmol/ml。
25、优选地，所述fapbx13溶液、氯化物溶液、mapbx23溶液、溶剂5、添加剂的体积比为100:45:20:12:(12～20)。
26、优选地，所述fapbx13、氯化物、mapbx23、溶剂、次磷酸类化合物的摩尔比为：220:54:40:124:(4.32～7.2)。
27、优选地，所述溶剂1、溶剂2、溶剂3、溶剂4、溶剂5选自n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2-嘧啶酮(dmpu)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)、二苯基亚砜(dpso)、n,n-二甲基甲酰胺(nmf)、2-甲氧基乙醇(2-me)、乙酸乙酯(etac)、乙酸丁酯(btac),乙腈(acn)、γ-丁内酯(gbl)和γ-戊内酯(gvl)中的一种或多种。在本专利技术的一些实施例中，所述溶剂1、溶剂2、溶剂3、溶剂4为2-甲氧基乙醇(2-me)。在本专利技术的一些实施例中，所述溶剂5为n-甲基吡咯烷酮(nmp)。
28、第三方面，本专利技术提供一种钙钛矿薄膜，由所述钙钛矿前驱液或者所述制备方法制备得到的钙钛矿前驱液制备得到。
29、优选地，所述钙钛矿的组分选自mapbi3、mapbizbr3-z、fapbi3、fapbizbr3-z、faxma1-xpbi3中的任意一种，其中x、y、z为自然数。
30、优选地，所述钙钛矿薄膜由所述钙钛矿前驱液经刮涂法制备得到。
31、优选地，所述钙钛矿薄膜的制备方法为：将所述钙钛矿前驱液注入到刮刀与基底前端进行刮涂，氮气风进行吹气，然后退火即得。
32、优选地，所述刮刀距离基底的高度为0.25mm。
33、优选地，所述刮刀的刮速为18mm/s。
34、优选地，所述氮气风进行吹气过程中的风刀压力为0.2mpa。
35、优选地，所述退过过程为先70℃退火1min，后150℃退火10min。
36、第四方面，本专利技术提供一种钙钛矿电池，包括所述钙钛矿薄膜。
37、优选地，所述钙钛矿电池包括导电衬底层、空穴传输层、al2o3层、钙钛矿薄膜、电子传输层、空穴阻挡层、背电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钙钛矿前驱液，其特征在于，所述钙钛矿前驱液的组分包括FAPbX13、氯化物、MAPbX23、次磷酸类化合物，所述X1、X2为卤素元素；其中，所述前驱液中铅和次磷酸类化合物的摩尔比为1:(0.017～0.028)。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，所述FAPbX13、氯化物、MAPbX23、次磷酸类化合物的摩尔比为：220:54:40:(4.32～7.2)。
3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，所述次磷酸类化合物选自次磷酸铵、次磷酸甲脒、次磷酸苯甲铵、次磷酸苯乙铵、次磷酸苯乙脒、次磷酸苯丙铵、次磷酸苯丙脒、次磷酸苯甲脒、次磷酸丙铵、次磷酸丁铵、次磷酸戊铵、次磷酸己铵、次磷酸二甲铵、次磷酸二乙铵中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，所述氯化物选自MACl、NH4Cl、FACl中的一种或多种。
5.一种钙钛矿前驱液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述甲脒卤化物和卤化铅1的摩尔比为1:1。
<...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿前驱液，其特征在于，所述钙钛矿前驱液的组分包括fapbx13、氯化物、mapbx23、次磷酸类化合物，所述x1、x2为卤素元素；其中，所述前驱液中铅和次磷酸类化合物的摩尔比为1:(0.017～0.028)。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，所述fapbx13、氯化物、mapbx23、次磷酸类化合物的摩尔比为：220:54:40:(4.32～7.2)。
3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿前驱液，其特征在于，所述次磷酸类化合物选自次磷酸铵、次磷酸甲脒、次磷酸苯甲铵、次磷酸苯乙铵、次磷酸苯乙脒、次磷酸苯丙铵、次磷酸苯丙脒、次磷酸苯甲脒、次磷酸丙铵、次磷酸丁铵、次磷酸戊铵、次磷酸己铵、次磷酸二甲铵、次磷酸二乙铵中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的钙钛...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文华，陈家跃，蔡冰，王兵，赵荣梅，薛宝，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：
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