制得的器件在100毫瓦每平方厘米的模拟太阳光照射下开路电压为0.89V，短路电流为11.29mA/cm2，填充因子为57%，转换效率为5.44%。图1为该器件的钙钛矿膜形貌图；图4给出了该器件在未经光照射和经100毫瓦每平方厘米的模拟太阳光照射下的电流一电压曲线图。
[0043]实施例2
[0044]将溅射有掺杂氟SnO2(FTO)的透明导电玻璃依次用洗洁精、自来水、去离子水、丙酮、异丙醇各超声清洗2次，氮气吹干，立即放入紫外臭氧表面处理设备(UVO)中处理10?20min，在2000rpm的转速下旋涂PEDOT: PSS溶液，空气中150°C热退火15min，得到阳极修饰层，膜厚为30nm左右。然后将300mg/mLPblJ^ DMF溶液以2000rpm，30s旋涂于PEDOT: PSS上，100°C热退火lOmin。将50mg/mL的CH3NH3I异丙醇溶液以6000rpm，30s旋涂于PbI2上，100°C热退火60min，得到钙钛矿层，钙钛矿膜厚度约为300nm±20nm。之后再将20mg/ml的PC60BM氯苯溶液在100rpm转速下旋涂于上述1?钛矿层上，最后，在5Χ1(Γ4帕下真空蒸镀SOnm的铝作为阴极。所制得的器件在100毫瓦每平方厘米的模拟太阳光照射下开路电压为
0.90V，短路电流为18.63mA/cm2，填充因子为63.4%，转换效率为10.64% ο图2为该器件的钙钛矿膜形貌图；图5给出了该器件在未经光照射和经100毫瓦每平方厘米的模拟太阳光照射下的电流一电压曲线图。
[0045]实施例3
[0046]将溅射有掺杂氟SnO2(FTO)的透明导电玻璃依次用洗洁精、自来水、去离子水、丙酮、异丙醇各超声清洗2次，氮气吹干，立即放入紫外臭氧表面处理设备(UVO)中处理15min，在2000rpm的转速下旋涂PEDOT: PSS溶液，空气中150°C热退火15min，得到阳极修饰层，膜厚为30nm左右。然后将醋酸铅与CH3NH3I按1:3的比例溶于DMF(N，N-二甲基甲酰胺)溶液中，得到钙钛矿的前驱体溶液，将质量分数为30wt%的前驱体溶液以4000rpm的转速下旋涂于阳极修饰层上面，旋涂时间60s，之后热退火40min，温度为80°C，膜的厚度为300nm±20nm。之后再将20mg/ml的PC6tlBM氯苯溶液在100rpm转速下旋涂于上述钙钛矿层上，最后，在5 X 10_4帕下真空蒸镀SOnm的铝作为阴极。所制得的器件在100毫瓦每平方厘米的模拟太阳光照射下开路电压为0.92V，短路电流为22.4mA/cm2，填充因子为65%，转换效率为13.76%。图3为该器件的钙钛矿膜形貌图；图6给出了该器件在未经光照射和经100毫瓦每平方厘米的模拟太阳光照射下的电流一电压曲线图。
[0047]实施例4
[0048]将溅射有掺杂氟SnO2(FTO)的透明导电玻璃依次用洗洁精、自来水、去离子水、丙酮、异丙醇各超声清洗2次，氮气吹干，立即放入紫外臭氧表面处理设备(UVO)中处理20min，异丙醇钛作为电子收集层以2000rpm，20s旋涂在透明导电金属氧化物层上，125°C，5min，待温度降至室温，在收集层上2000rpm，1s旋涂T12浆料，100°C，加热5min后，升温至550°C，热退火30min，厚度大约10nm左右；将醋酸铅与CH3NH3I按摩尔比1:3溶解于γ-丁内酯中配成质量分数为20%的钙钛矿前驱体溶液，常温下搅拌20min，将前驱体溶液8000rpm，90s旋涂在阳极上，100°C下热退火20min ;将添加了 L1-TFSI和叔丁基吡啶的Spiro-_0MeTAD乙腈溶液5000rpm，30s旋涂于钙钛矿层上，干燥氛围下氧化15h后得到空穴收集层；最后，在5X10_4帕下真空蒸镀80nm的银或者金作为阳极。所制得的器件在100毫瓦每平方厘米的模拟太阳光照射下开路电压为1.00V，短路电流为23.0lmA/cm2，填充因子为60%，转换效率为13.88%。图3为该器件的钙钛矿膜形貌图；图7给出了该器件在未经光照射和经100毫瓦每平方厘米的模拟太阳光照射下的电流一电压曲线图。
[0049]实施例5
[0050]将溅射有掺杂氟SnO2(FTO)的透明导电玻璃依次用洗洁精、自来水、去离子水、丙酮、异丙醇各超声清洗2次，氮气吹干，立即放入紫外臭氧表面处理设备(UVO)中处理20min，将稀释过后的异丙醇钛溶液加入少量的盐酸，2000rpm, 60s旋涂于透明导电金属氧化物层上，500°C下30min，得到致密二氧化钛；将醋酸铅与CH3NH3I按摩尔比1:3溶解于01^0』二甲基甲酰胺)和Y-丁内酯及二甲基乙酰胺的混合物中配成质量分数为40%的钙钛矿前驱体溶液，常温下搅拌20min，将前驱体溶液6000rpm，120s旋涂在阳极上，120°C下热退火1min ;将添加了 L1-TFSI和叔丁基卩比啶的Spiro_0MeTAD乙腈溶液5000rpm，30s旋涂于钙钛矿层上，干燥氛围下氧化15h后得到空穴收集层；最后，在5X10_4帕下真空蒸镀SOnm的银或者金作为阳极。所制得的器件在100毫瓦每平方厘米的模拟太阳光照射下开路电压为1.02V，短路电流为21.91mA/cm2，填充因子为55%，转换效率为12.38%。图3为该器件的钙钛矿膜形貌图；图8给出了该器件在未经光照射和经100毫瓦每平方厘米的模拟太阳光照射下的电流一电压曲线图。
[0051]由以上实施例可以看出，相比于碘化铅作为钙钛矿的铅源(图1，2)，醋酸铅作为铅源具有更好的成膜性(图3)。对应地，相比于以碘化铅作为铅源的钙钛矿太阳能电池(图4，5，6)，以醋酸铅作为铅源的钙钛矿太阳能电池体现出了更为优良的性能，得到了较高的电压、电流密度以及效率(图6，7，8)。
[0052]以上所述的，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，使用醋酸铅作为铅源，通过一步溶液法加工，将醋酸铅与CH3NH3I的混合液作为前驱体溶液旋涂，经热处理得到钙钛矿薄膜。2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述混合液溶液旋涂在空穴传输层上，所述热处理包括:热退火，然后结晶成致密连续的钙钛矿薄膜。3.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液的溶剂为极性溶剂，所述溶剂为N，N 二甲基甲酰胺、γ - 丁内酯、二甲基乙酰胺中的一种或几种的混合物。4.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述醋酸铅与CH3ΝΗ3Ι的摩尔比为1:3 ;所述前驱体溶液的质量分数为20% -40%。5.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述旋涂时的转速为4000-8000rpm ;时间为 60s_120s。6.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述旋涂的时间为90so7.根据权利要求2所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述热退火在80-120°C下进行；所述热退火的时间为10-40min。8.根据权利要求2所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述热退火在100°C下进行；所述热退火的时间为20min。9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的钙钛矿薄膜。10.一种钙钛矿太阳能电池，结构为p-1-n型或n-1-p型，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿薄膜是按照权利要求1-8中任一项所述的制备方法得到的。
【专利摘要】本发明公开了一种钙钛矿薄膜及其制备方法和应用。所述方法使用醋酸铅作为铅源，通过一步溶液法加工，将醋酸铅与CH3NH3I的混合液作为前驱体溶液旋涂在空穴传输层上，得到钙钛矿薄膜。所得到的薄膜可用作钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿薄膜。本发明采用醋酸铅作为钙钛矿的前驱体，有效提高了膜表面的平整度，大大降低了载流子在活性层界面的复合，提高了材料的抗溶剂性能，显著提高了器件的性能。本发明还具有制备工艺简单，成本低廉，实验重复性好、适合于大规模工业化生产等优点。
【IPC分类】H01L51/56
【公开号】CN104979494
【申请号】CN201510272652
【发明人】谭占鳌, 李聪, 郭强, 乔文远, 程泰, 王福芝, 戴松元
【申请人】华北电力大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月26日