一种在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法

本发明涉及钙钛矿微米晶体制备，具体涉及一种在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法。

背景技术：

1、钙钛矿材料具有可调带隙、高的光吸收系数、长的载流子迁移率，使其在太阳能电池、光电探测器、发光二极管等领域具有广阔的应用前景。随着柔性电子器件、可穿戴设备、户外运动装备、光伏建筑一体化等产业的快速发展，为柔性衬底生长钙钛矿器件提出了新的挑战机遇。传统的钙钛矿器件衬底通常使用刚性的玻璃或者叠层器件的硅，对于柔性钙钛矿器件而言，衬底通常采用柔性的塑料或者金属箔，因此，柔性钙钛矿器件可以弯曲，从而可以更好的适应器件的复杂曲面和形状。同时，由于柔性钙钛矿器件的质量轻，便于携带，其在建筑外墙、汽车车顶和可穿戴设备上均具有较好的潜在应用前景。

2、目前，传统的钙钛矿器件制备方法大多是以刚性衬底为基础，当采用柔性衬底代替刚性衬底之后，由于不同的界面特性差异，如，透光性、稳定性、表面均匀性、机械应力差异、以及结合能、膨胀系数等，会对钙钛矿薄膜的沉积产生不同的影响。传统钙钛矿器件的制备方法在柔性衬底上生长钙钛矿薄膜时候，会导致钙钛矿薄膜出现明显的裂纹，缺陷增多，不利于提升钙钛矿器件的性能。因此，如何在柔性衬底上生长高结晶质量的钙钛矿单晶，同时价格低廉，有利于柔性钙钛矿器件的进一步加工和升华是当前亟需解决的问题。本发明旨在提出一种在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，以期为柔性钙钛矿器件的应用推广奠定基础。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，利用反溶剂向柔性衬底上钙钛矿前驱溶液液膜扩散、以及柔性衬底上钙钛矿前驱溶液液膜中良溶剂不断蒸发的协同作用原理，缓慢降低钙钛矿在液膜中的溶解度进而自组装析出高结晶质量的钙钛矿微米晶体；并且通过进一步控制反应条件，还可以得到表面附着有高结晶质量钙钛矿微米晶体薄膜的柔性器件；操作步骤简单、成本低，对于任何材质的柔性衬底均可适用，普适性强，为柔性钙钛矿器件的大规模工业化制备和应用推广奠定基础。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，包括如下步骤：

3、s1：称取一定量的溴化铅置于良溶剂中，搅拌溶解，形成溶液a；

4、s2：称取一定量的甲基溴化胺置于良溶剂中，搅拌溶解，形成溶液b；

5、s3：分别取一定量步骤s1配制的溶液a和步骤s2配制的溶液b，置于容器中混合搅拌均匀，形成钙钛矿前驱溶液；

6、s4：准备一个密闭容器，打开密闭容器的密封盖，将其底部放置一个置物台并加入一定量的反溶剂，并使反溶剂的液面位于置物台上端面的下方，将柔性衬底水平铺放于置物台的上端面，在柔性衬底的上侧面涂覆步骤s3配制好的钙钛矿前驱溶液形成一定厚度的液膜，然后将密封盖重新密封安装于密闭容器上，于一定温度下保持一段时间使柔性衬底上液膜中的溶剂完全挥发，生长出钙钛矿微米晶体。

7、优选的技术方案是，所述的步骤s1中：溶液a中溴化铅的摩尔浓度范围为0.1～0.4mol/l，所用的良溶剂为二甲基甲酰胺。

8、优选的技术方案还有，所述的步骤s2中：溶液b中甲基溴化胺的摩尔浓度范围为0.1～0.4mol/l，所用的良溶剂为二甲基甲酰胺。

9、优选的技术方案还有，所述的步骤s3中：钙钛矿前驱溶液中溴化铅和甲基溴化胺的摩尔投料比为1:1。

10、优选的技术方案还有，所述的步骤s4中：液膜厚度为0.5～2mm，柔性衬底为pi、pen、pet中的一种，钙钛矿微米晶体的生长温度为10～25℃，反溶剂为二氯甲烷。

11、进一步优选的技术方案还有，所述的步骤s4中：钙钛矿前驱溶液在柔性衬底上的涂覆方式为滴涂或旋涂。

12、本发明的优点和有益效果在于：

13、1、本发明的一种在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，利用反溶剂向柔性衬底上钙钛矿前驱溶液液膜扩散、以及柔性衬底上钙钛矿前驱溶液液膜中良溶剂不断蒸发的协同作用原理，缓慢降低钙钛矿在液膜中的溶解度进而自组装析出高结晶质量的钙钛矿微米晶体；并且通过进一步控制反应条件，还可以得到表面附着有高结晶质量钙钛矿微米晶体薄膜的柔性器件。

14、2、本发明的一种在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，操作步骤简单、成本低，对于任何材质的柔性衬底均可适用，普适性强，为柔性钙钛矿器件的大规模工业化制备和应用推广奠定基础。

技术特征：

1.一种在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，其特征在于，所述的步骤s1中：溶液a中溴化铅的摩尔浓度范围为0.1～0.4mol/l，所用的良溶剂为二甲基甲酰胺。

3.如权利要求1所述的在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，其特征在于，所述的步骤s2中：溶液b中甲基溴化胺的摩尔浓度范围为0.1～0.4mol/l，所用的良溶剂为二甲基甲酰胺。

4.如权利要求1所述的在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，其特征在于，所述的步骤s3中：钙钛矿前驱溶液中溴化铅和甲基溴化胺的摩尔投料比为1:1。

5.如权利要求1所述的在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，其特征在于，所述的步骤s4中：液膜厚度为0.5～2mm，柔性衬底为pi、pen、pet中的一种，钙钛矿微米晶体的生长温度为10～25℃，反溶剂为二氯甲烷。

6.如权利要求5所述的在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，其特征在于，所述的步骤s4中：钙钛矿前驱溶液在柔性衬底上的涂覆方式为滴涂或旋涂。

技术总结
本发明公开了一种在柔性衬底上生长钙钛矿微米晶体的方法，依次包括：配制溴化铅溶液、甲基溴化胺溶液，将两种溶液混合配制形成钙钛矿前驱溶液；将盛装有反溶剂的密闭容器底部放置置物台，并使反溶剂的液面位于置物台上端面下方，将柔性衬底水平铺放于置物台的上端面，在柔性衬底上侧面涂覆钙钛矿前驱溶液形成一定厚度的液膜，将密封盖重新密封安装于密闭容器上，于一定温度下保持一段时间使柔性衬底上液膜中的溶剂完全挥发，生长出钙钛矿微米晶体。利用反溶剂向柔性衬底上钙钛矿前驱溶液液膜扩散、以及柔性衬底上钙钛矿前驱溶液液膜中良溶剂不断蒸发的协同作用原理，缓慢降低钙钛矿在液膜中的溶解度进而自组装析出高结晶质量的钙钛矿微米晶体。

技术研发人员：张锦程,王奕森,徐伟龙,张若璐,李迪,李波逵,徐泺冰,黄丹丹,赵英岐
受保护的技术使用者：常州工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17