全无机钙钛矿多孔薄膜的冷冻干燥制备方法与流程

本发明属于材料合成领域，涉及一种全无机钙钛矿多孔薄膜的冷冻干燥制备方法。

背景技术：

近年来，全无机钙钛矿材料由于具有较高的稳定性、出色的光伏性能和较高的能量转化率，使得其在太阳能电池、激光、探测器等领域应用广泛。

全无机钙钛矿薄膜主要以纳米晶薄膜为主，首先该纳米晶通过液相合成法制备分散在胶体溶液里，然后采用旋涂、滴涂、离心等工艺组装成膜。为了获得较小的颗粒、较高的溶液分散性和薄膜质量，在液相合成的过程使用了大量的表面活性剂，虽然提高了吸光率，严重阻碍了薄膜载流子的输运，无法发挥出全无机钙钛矿单晶的超高载流子迁移率、超长载流子扩散长度等优点。而且，用这种工艺制备的薄膜很薄(20-100nm)，透光率高，大大降低了光电器件的量子效率。

因此，需要一种新的全无机钙钛矿多孔薄膜的制备方法以解决上述问题。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全无机钙钛矿多孔薄膜的冷冻干燥制备方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种全无机钙钛矿多孔薄膜的冷冻干燥制备方法，包括以下步骤：

1)、将卤化铯盐CsX与卤化铅盐PbY₂以1：1的比例溶于有机溶剂中，利用超声使其完全溶解，得到钙钛矿CsPbXY₂前驱体溶液；

2)、将步骤1)得到的钙钛矿CsPbXY₂前驱体溶液涂在衬底上；

3)、将步骤2)的衬底放入冷冻干燥箱内，在0℃，10Pa的状态下静置10h后取出，得到全无机钙钛矿多孔薄膜。

更进一步的，步骤1)的钙钛矿CsPbXY₂前驱体溶液中卤化铯盐CsX和卤化铅盐PbY₂的浓度均为1～1.5mol/L。

更进一步的，其中，步骤1)中卤化铯盐CsX中X为Cl、I或Br。

更进一步的，其中，步骤1)中卤化铅盐PbY₂中Y为Cl、I或Br。

更进一步的，其中，步骤1)中有机溶剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺。

更进一步的，步骤2)中钙钛矿CsPbXY₂前驱体溶液铺满整个衬底。

更进一步的，步骤2)中所述衬底为玻璃片衬底、硅片衬底或者柔性衬底

有益效果：本发明利用冷冻干燥法制备得到的钙钛矿多孔薄膜，没有添加任何表面活性剂，不仅具有很高的吸光系数，且具有较高的载流子迁移率，可以很好的应用各种光电器件当中。

附图说明

图1为本发明实施例1的扫描显微镜表面形貌图；

图2为本发明实施例1的扫描显微镜截面形貌图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明为一种全无机钙钛矿多孔薄膜的冷冻干燥制备方法，首先将卤化铅与卤化铯溶解在有机溶剂里，之后将混合溶液滴涂在玻璃片、硅片或者柔性衬底上，待溶液铺满整个衬底。然后将带有溶液的衬底放入冷冻干燥箱内，先降温至零度并且保持，然后打开抽气泵使得箱内压强处于10Pa，并保持10h，此时，衬底上钙钛矿溶液经过冷冻干燥已经形成一层均匀且多孔的薄膜，最后关掉设备，取出样品即可。本发明利用冷冻干燥法制备的钙钛矿多孔薄膜，没有添加任何表面活性剂，不仅具有很高的吸光系数(4.3×10⁴cm^-1)，且具有较高的载流子迁移率(421cm²/Vs)，可以很好的应用各种光电器件当中。

实施例1

步骤1：将2mmol的CsBr和2mmol的PbBr₂溶于20mL的二甲基亚砜中，并超声使其完全溶解，制成钙钛矿CsPbBr₃前驱体溶液；

步骤2：将钙钛矿CsPbBr₃前驱体溶液旋涂在玻璃片衬底上，使溶液铺满整个衬底；

步骤3：将上述衬体放入冷冻干燥箱内，在0℃，10Pa的状态下静置10h后取出，薄膜的扫描显微镜形貌图见附图1,薄膜的截面图见附图2。

实施例2

步骤1：将2mmol的CsI和2mmol的PbI₂溶于20mL的二甲基亚砜中，并超声使其完全溶解，制成钙钛矿CsPbI₃前驱体溶液。

步骤2：将钙钛矿CsPbI₃前驱体溶液旋涂在硅片衬底上，使溶液铺满整个衬底。

步骤3：将上述衬体放入冷冻干燥箱内，在0℃，10Pa的状态下静置10h后取出，得到多孔薄膜。

实施例3

步骤1：将2mmol的CsCl和2mmol的PbCl₂溶于20mL的N,N-二甲基甲酰胺中，并超声使其完全溶解，制成钙钛矿CsPbCl₃前驱体溶液。

步骤2：将钙钛矿CsPbCl₃前驱体溶液旋涂在玻璃片衬底上，使溶液铺满整个衬底。

步骤3：将上述衬体放入冷冻干燥箱内，在0℃，10Pa的状态下静置10h后取出，得到多孔薄膜。

实施例4

步骤1：将3mmol的CsCl和3mmol的PbCl₂溶于20mL的N,N-二甲基甲酰胺中，并超声使其完全溶解，制成钙钛矿CsPbCl₃前驱体溶液。

步骤2：将钙钛矿CsPbCl₃前驱体溶液旋涂在玻璃片衬底上，使溶液铺满整个衬底。

步骤3：将上述衬体放入冷冻干燥箱内，在0℃，10Pa的状态下静置10h后取出，得到多孔薄膜。

实施例5

步骤1：将3mmol的CsI和3mmol的PbI₂溶于20mL的二甲基亚砜中，并超声使其完全溶解，制成钙钛矿CsPbI₃前驱体溶液。

步骤2：将钙钛矿CsPbI₃前驱体溶液旋涂在硅片衬底上，使溶液铺满整个衬底。

步骤3：将上述衬体放入冷冻干燥箱内，在0℃，10Pa的状态下静置10h后取出，得到多孔薄膜。