一种钙钛矿薄膜制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113782683A(43)申请公布日2021.12.10(21)申请号202111040461.8(22)申请日2021.09.06(71)申请人河海大学地址210000江苏省南京市鼓楼区西康路1号(72)发明人姚诗熠(74)专利代理机构南京千语知识产权代理事务所(普通合伙)32394代理人尚于杰祁文彦(51)Int.Cl.H01L51/48(2006.01)H01L51/42(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种钙钛矿薄膜制备方法(57)摘要本发明公开了一种钙钛矿薄膜制备方法，包括：准备ITO基片、制备空穴传输层、空穴/钙钛矿界面修饰层、钙钛矿薄膜活性层等；本发明所述的钙钛矿薄膜制备方法无需使用前驱体溶液和转化溶液，所以不存在组分反应不完全和碘化铅残留的问题，且没有其他附加产物的残留。该方法通过抽气替代反溶剂的作用，使钙钛矿湿膜中的溶剂快速挥发，无需对环境有害的、滴加技术要求高的反溶剂，并且抽气操作简单，对湿膜中溶剂抽取均匀，可制备出拥有大尺寸晶粒的均匀钙钛矿薄膜。真空条件的控制也更易于复刻，制备薄膜重复性更佳。CN113782683ACN113782683A权利要求书1/2页1.一种钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，准备ITO基片；将购买的ITO基片清洗后备用；步骤2，制备空穴传输层；将PTAA溶液通过旋涂的方式滴加在ITO基片中心，在ITO基片上制备PTAA薄膜，旋涂结束将其转移到加热台上加热后随炉缓慢冷却至室温；步骤3，制备空穴/钙钛矿界面修饰层；将NMABr溶液通过旋涂的方式滴加在步骤2制备好的PTAA薄膜中心，在PTAA薄膜上制备NMABr薄膜，旋涂结束将其转移到加热台上加热后随炉缓慢冷却至室温；步骤4，制备钙钛矿薄膜活性层；将钙钛矿前驱体溶液通过旋涂的方式滴加在步骤3制备好的空穴/钙钛矿界面修饰层上，首先以低转速旋转一定时间，随后提高转速，加速旋转一定时间后停止旋转，并将基片快速移至真空抽气装置中进行抽气，使薄膜在真空抽气装置中停留至无明显液体从薄膜中渗出；随后放置于加热台上加热后随炉缓慢冷却至室温，本操作均在充满氮气的手套箱中完成。2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，步骤1中准备ITO基片的具体做法是：将购买的ITO基片依次放入洗洁精溶液、去离子水、丙酮、异丙醇中超声清洗，每一步清洗不少于15min，超声清洗完毕后，用氮气吹干，最后置入紫外－臭氧清洗机中，照射20min，取出备用。3.根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，步骤2中制备空穴传输层的具体做法是：称取200mgPTAA粉末，溶解到100mL甲苯溶剂中，制得浓度为2mg/mL的PTAA溶液，将该PTAA溶液固定至混匀仪上震荡lh后，使用0.22μm的聚四氟乙烯滤头过滤；然后用干净的量程为200μL的移液枪抽取100μL的PTAA溶液滴加在ITO基片中心，通过旋涂的方式在ITO基片上制备PTAA薄膜，旋涂转速为5000rpm，时间为30s；旋涂结束将其转移到100℃的加热台上加热10min后随炉缓慢冷却至室温。4.根据权利要求3所述的一种钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，步骤3中制备空穴/钙钛矿界面修饰层的具体做法是：首先配制20mg/mL的NMABr溶液，然后用干净的量程为200μL的移液枪抽取100μL的NMABr溶液滴加在制备好的PTAA薄膜中心，旋涂NMABr溶液，设定转速为5000rpm，时间为30s，随后置于100℃加热台上加热2min后随炉缓慢冷却至室温。5.根据权利要求4所述的一种钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，配制20mg/mL的NMABr溶液的步骤如下：将1g的NMABr粉末溶解于50mL的DMF溶剂中，震荡1h后，使用0.22μm的聚四氟乙稀滤头过滤，得到浓度为20mg/mL的NMABr溶液。6.根据权利要求4所述的一种钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，步骤4中配制1.0mol/L钙钛矿前驱体溶液的方法为：分别取0.046mol的FAI、0.002mol的MAI、0.002mol的CsI、0.05mol的PbI2粉末溶解在100mL的DMSO和DMF混合的溶剂中，混合溶液中DMSO和DMF的体积比为2：8，将所配溶液置于60℃恒温磁力搅拌器上搅拌2h以上，加热搅拌结束，待溶液冷却后，使用0.22μm聚四氟乙烯滤头过滤；配制过程均在充满氮气的手套箱中完成，并将配置好的溶液保存于其中。7.根据权利要求6所述的一种钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，步骤4中制备钙钛矿薄膜活性层的具体做法是：用干净的量程为200μL的移液枪抽取80μL的钙钛矿前驱体溶液滴加在空穴/钙钛矿界面修