一种基于黄酸铅配合物制备甲胺铅碘钙钛矿薄膜的方法
一种基于黄酸铅配合物制备甲胺铅碘钙钛矿薄膜的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于材料制备领域，设及甲胺铅舰巧铁矿薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]有机-无机杂化甲胺铅舰巧铁矿材料CH3N也化13是一种非常重要的半导体材料，因 其具有高的吸光系数，激子寿命长，激子束缚能低，W及优异的载流子传输特性，而广泛应 用于太阳能电池的活性层中[化 t.I^otonics，2014,8,506-514, Science ,2013,:342，：341]。 此外，C也N也Pbl3还具有可W采用溶液加工成膜，制备工艺简单、成本低、光电转换效率高、 易于实现大面积柔性器件等优点，已在第Ξ代光伏技术中表现出极高的竞争力。目前，已有 文献报道的该类巧铁矿型太阳能电池认证的效率已跃升至20.1 % [Science ,2015,％8， 1234]。为了组装高性能的光伏器件，高质量甲胺铅舰巧铁矿薄膜的制备是一大关键。然而， 由于溶液法制备甲胺铅舰巧铁矿薄膜的过程中设及复杂的晶体生长过程，导致晶粒的成核 与生长过程很难控制，所制备的薄膜连续性、均匀性和重现性差。因此，甲胺铅舰巧铁矿薄 膜的形貌控制仍然是巧铁矿薄膜太阳能电池领域面临的一个主要问题，其严重影响了巧铁 矿型薄膜太阳能电池效率提高，从而限制了其进一步应用。
[000引近年来，研究人员采用了各种方法制备C也畑3Pbl3巧铁矿薄膜用于太阳能电池，如 双源蒸汽沉积法阳別ure，2013，501，395 ]，一步溶液前驱体溶液旋涂沉积法阳at. Commun.， 2013，4，2761，Science，2014，345，542]、两步溶液前驱体溶液连续旋涂沉积法[化ture， 2013,499,316,化t.化notechnol.，2014,9,927]、蒸汽辅助溶液加工法[J.Am.Chem.Soc.， 2013，136，622]等。同时，为了调控C也N也Pbl3巧铁矿薄膜的微观形貌，进而提高光电转换效 率，研究人员也采用了许多措施改进巧铁矿薄膜的制备工艺，如调控前驱体化学组分W优 化生长动力学[Adv.Funct.Mater. 2014,24,151，Chem.Mater. 2014,26,7145]，选择不同的 溶剂阳at.Mater.2014,13,897，Adv.Mater.2014,26,3748]，退火处理[Science 2015,:347, 522,4。3化110 2015,9,639]，添加小分子^(1￥.]\&116'.，2014,26,3748]等。除了改进成膜工 艺外，研究也发现，采用不同的含铅化合物作为前驱体也可W有效调控巧铁矿的成膜过程。 已有研究工作分别采用舰化铅、舰化铅与氯化铅的混合物、醋酸铅、氯化铅、乙酷丙酬铅、硝 酸铅、HC(畑2)2化13为含铅前驱体，制备了 C也畑3饥13巧铁矿薄膜[J .Mater. Chem. A，2015，3， 9194,Adv.Mater.,2014,26,4991'Nature Communication,2015,6,6142,畑em.Comm., 2015,51，13294]。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供了一种利用黄酸铅配合物作为含铅前驱体制备均匀、致密、 光滑的高质量C也N也化13巧铁矿薄膜的方法，并将其应用于巧铁矿太阳能电池中。该方法工 艺过程简单，制备过程易于控制，重复性好，且能够制备高质量的薄膜。
[0005] 本发明所述的黄酸铅配合物含有如下式所示的结构：
[0006]
[0007] 其中，R基团为烧控链，包括乙基、丙基、异丙基、下基、异下基、戊基、异戊基等。
[000引本发明是通过W下技术方案实现的。
[0009] 本发明所述的一种基于黄酸铅配合物制备甲胺铅舰巧铁矿薄膜的方法，包括W下 步骤：
[0010] (1)黄原酸铅前驱体的合成:将黄原酸钢或黄原酸钟的去离子水透明溶液与硝酸 铅或醋酸铅的去离子水溶液混合，其中，黄原酸钢或黄原酸钟与硝酸铅或乙酸铅的摩尔比 例为0.5-2，充分揽拌均匀形成沉淀，然后过滤、洗涂、干燥得到黄原酸铅粉末；
[0011] (2)黄酸铅配合物的合成:将黄原酸铅粉末溶解在化晚与二氯甲烧的混合溶液中， 其中黄原酸铅粉末与化晚的摩尔比为1:2,然后室溫下揽拌，再经旋转蒸发将过量的溶剂去 除，得到黄酸铅配合物白色粉末。最后，再用丙酬重结晶提纯Ξ次。
[001 ^ (3)甲胺铅舰咖畑3饥13巧铁矿薄膜的制备：将黄酸铅配合物和C出畑31按照摩尔比 例为1:3,总质量分数为45%的浓度溶解在N，N-二甲基甲酯胺(DMF)溶液中，在室溫下揽拌 12h。采用旋转涂覆、滴涂法或浸涂法涂到基片上，在100-150°C退火5-10分钟，退火气氛为 真空、氮气或氣气等，即可直接在衬底上制备高质量的C出N出Pbl3巧铁矿薄膜。
[OOU]本发明基于黄酸铅配合物作为铅前驱体制备的C出畑3Pbl3巧铁矿薄膜作为活性层 在巧铁矿太阳能电池中的应用:将经盐酸刻蚀好的IT0玻璃依次用洗涂剂，去离子水，异丙 醇分别超声清洗十分钟，彻底清洁后放于紫外灯下照射十分钟，然后在其表面旋涂PED0T: PSS的水溶液W制备出约30-50皿厚的阳D0T:PSS薄膜，随后将其放于120°C加热20min。再制 备活性层，活性层制备好之后，再将1-(3-甲氧基幾基)丙基-1-苯基[6,6]-C-61(PCBM)旋涂 在活性层上，之后，放入真空锻膜机腔内，抽真空至4 X l(T4PaW下，蒸锻Ag电极，控制其厚度 为lOOnm左右，即可得到甲胺铅舰巧铁矿型薄膜太阳能电池。
[0014] 本发明所述的黄原酸钢或黄原酸钟，可W是市售产品，也可W通过W下方法合成：
[0015] 将氨氧化钟或氨氧化钢与伯醇（如乙醇、丙醇、异丙醇、下醇、异下醇、戊醇、异戊 醇等）W摩尔比1:1共混，再加少量水揽拌。随后，向共混物中逐滴加入稍微过量的二硫化碳 (当量比稍大于1:1)，之后置于冰水浴中冷却。得到的混合物揽拌30分钟之后真空过滤，再 用乙酸洗涂。之后再用甲醇重结晶Ξ次，得到黄原酸钢或黄原酸钟。
[0016] 本发明结果表明，采用黄酸铅配合物作为含铅前驱体，能够采用一步溶液旋涂沉 积法得到均匀、致密、光滑的高质量C曲畑3Pbl3巧铁矿薄膜，并将其应用于巧铁矿太阳能电 池的活性层中，未经优化，光电转换效率达到13%。本发明为制备高质量C曲畑3Pbl3巧铁矿 薄膜提供了新的思路和方法。
[0017] 本发明的有益效果是:本发明工艺过程简单，制备参数易于控制，重复性好，可W 规模化合成，可直接制备得到大面积均匀、光滑、致密的高质量C出N出Pbl3巧铁矿薄膜，将其 作为活性层应用于巧铁矿太阳能电池器件中，能够得到较高的光电转换效率，为制备巧铁 矿太阳能电池活性层提供了一种新的含铅前驱体。
【附图说明】
[0018] 图1是实施例1甲胺铅舰巧铁矿薄膜的X-射线衍射图谱。
[0019] 图2是实施例1甲胺铅舰巧铁矿薄膜的扫描电子显微镜照片。
[0020] 图3是实施例1甲胺铅舰巧铁矿薄膜的紫外-可见吸收光谱图。
[0021] 图4是基于实施例1甲胺铅舰巧铁矿薄膜的巧铁矿太阳能电池的电流-电压曲线。
[0022] 图5是实施例2甲胺铅舰巧铁矿薄膜的扫描电子显微镜照片。
[0023] 图6是实施例3制备的甲胺铅舰薄膜的扫描电子显微镜照片。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0025] 实施例1。
[00%]将0.6412g的乙基黄原酸钟溶于50ml的去离子水中，将0.7587g的醋酸铅溶于 400ml的去离子水中，将醋酸铅溶液加入到乙基黄原酸钟溶液中，常溫揽拌3小时得到沉淀。 之后，抽滤，洗涂，将所得沉淀物真空干燥过夜。再将沉淀物溶于二氯甲烧中，加入化晚(沉 淀物与化晚摩尔比为1:2)，常溫揽拌30分钟，等沉淀完全溶于溶液中形成均质溶液后，采用 旋转蒸发仪去掉多余溶剂，得到白色粉末。再将白色粉末溶于丙酬，抽滤，取滤液旋蒸掉溶 剂，再加入少量乙醇洗掉杂质，抽滤，得到乙基黄酸铅配合物。将乙基黄酸铅配合物和 C出畑31按照摩尔比例为1:3，总质量分数为45 %的浓度溶解在N，N-二甲基甲酯胺(DMF)溶液 中，在室溫下揽拌12h。清洗IT0玻璃表面，在紫外臭氧清洗表面lOmin后，采用4000rpm的转 速把导电聚合物PEDOT:PSS旋涂在玻璃上，然后140°C加热lOmin。然后把巧铁矿前驱体溶液 W4000rpm的转速旋涂，在其表面制备甲胺铅舰巧铁矿薄膜。旋涂后把基片放置在热台上， l〇〇°C加热60min。在巧铁矿薄膜表面W1500巧m的转速旋涂PCBM(20mg/ml，氯苯溶液）。最后 在高真空条件下，蒸锻Ag电极，得到太阳能电池。
[0027] 图1是实施例1制备的甲胺铅舰薄膜的X射线衍射图，由图可确证其晶体结构归属 于四方晶系（空间群I4/mcm)。
[0028] 图2是实施例1制备的甲胺铅舰薄膜的扫描电子显微镜照片，由图可见薄膜非常的 均匀、平整、光滑，覆盖率高。
[0029] 图3是实施例1制备的甲胺铅舰薄膜的紫外-可见吸收光谱图，从图中可W看出，薄 膜的吸收边在800nm左右。
[0030] 图4是W实施例1制备的甲胺铅舰薄膜为活性层组装的太阳能电池的电压-电流曲 线，从图中可W看出，器件性能为:标准模拟太阳光(AM 1.5G，100mW/cm2)照射下，开路电压 =1.06V;短路电流=18.3mA/cm2;填充因子=67.1 % ;能量转化效率=13.0 %。
[0031] 实施例2。
[0032] 将0.6890g的正下基黄原酸钢溶于50ml的去离子水中，将0.7587g的醋酸铅溶于 400ml的去离子水中，将醋酸铅溶液加入到正下基黄原酸钢溶液中，常溫揽拌3小时得到沉 淀。之后，抽滤，洗涂，将所得沉淀物真空干燥过夜。再将沉淀物溶于二氯甲烧中，加入化晚 (沉淀物与化晚摩尔比为1:2)，常溫揽拌30分钟，等沉淀完全溶于溶液中形成均质溶液后， 采用旋转蒸发仪去掉多余溶剂，得到白色粉末。再将白色粉末溶于丙酬，抽滤，取滤液旋蒸 掉溶剂，再加入少量乙醇洗掉杂质，抽滤，得到乙基黄酸铅配合物。将乙基黄酸铅配合物和 C出畑31按照摩尔比例为1:3，总质量分数为45 %的浓度溶解在N，N-二甲基甲酯胺(DMF)溶液 中，在室溫下揽拌12h。之后，在基底上旋涂成膜。
[0033] 图5是实施例2制备的甲胺铅舰薄膜的扫描电子显微镜照片，从图中可W看出，所 制备的薄膜均匀、致密、光滑。
[0034] 实例3。
[0035] 将0.6973g的异丙基黄原酸钟溶于50ml的去离子水中，将1.0282g的硝酸铅溶于 400ml的去离子水中，将醋酸铅溶液加入到异丙基黄原酸钟溶液中，常溫揽拌3小时得到沉 淀。之后，抽滤，洗涂，将所得沉淀物真空干燥过夜。再将沉淀物溶于二氯甲烧中，加入化晚 (沉淀物与化晚摩尔比为1:2)，常溫揽拌30分钟，等沉淀完全溶于溶液中形成均质溶液后， 采用旋转蒸发仪去掉多余溶剂，得到白色粉末。再将白色粉末溶于丙酬，抽滤，取滤液旋蒸 掉溶剂，再加入少量乙醇洗掉杂质，抽滤，得到乙基黄酸铅配合物。将乙基黄酸铅配合物和 C出畑31按照摩尔比例为1:3，总质量分数为45 %的浓度溶解在N，N-二甲基甲酯胺(DMF)溶液 中，在室溫下揽拌12h。之后，在基底上旋涂成膜。
[0036] 图6是实施例3制备的甲胺铅舰薄膜的扫描电子显微镜照片，从图中可W看出，所 制备的薄膜均匀、致密、光滑。
[0037] 上述实施例虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明 保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术 人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围W内。
【主权项】
1. 一种基于黄酸铅配合物制备甲胺铅碘钙钛矿薄膜的方法，其特征是包括以下步骤： (1) 黄原酸铅前驱体的合成:将黄原酸钠或黄原酸钾的去离子水透明溶液与硝酸铅或 醋酸铅的去离子水溶液混合，其中，黄原酸钠或黄原酸钾与硝酸铅或乙酸铅的摩尔比例为 0.5-2，充分搅拌均匀形成沉淀，然后过滤、洗涤、干燥得到黄原酸铅粉末； (2) 黄酸铅配合物的合成:将黄原酸铅粉末溶解在吡啶与二氯甲烷的混合溶液中，其中 黄原酸铅粉末与吡啶的摩尔比为1:2,然后室温下搅拌，再经旋转蒸发将过量的溶剂去除， 得到黄酸铅配合物白色粉末;最后，再用丙酮重结晶提纯三次； ⑶甲胺铅碘CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的制备:将黄酸铅配合物和CH3NH3I按照摩尔比例为 1:3，总质量分数为45 %的浓度溶解在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，在室温下搅拌12h; 采用旋转涂覆、滴涂法或浸涂法涂到基片上，在100-150°C退火5-10分钟，退火气氛为真空、 氮气或氩气，即在衬底上制备得到CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜。
【专利摘要】一种基于黄酸铅配合物制备甲胺铅碘钙钛矿薄膜的方法，包括以下步骤：(1)黄原酸铅前驱体的合成；(2)黄酸铅配合物的合成；(3)甲胺铅碘CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的制备。本发明工艺过程简单，制备参数易于控制，重复性好，可以规模化合成，可直接制备得到大面积均匀、光滑、致密的高质量CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜，将其作为活性层应用于钙钛矿太阳能电池器件中，能够得到较高的光电转换效率，为制备钙钛矿太阳能电池活性层提供了一种新的含铅前驱体。
【IPC分类】H01L51/48
【公开号】CN105489778
【申请号】CN201510761110
【发明人】姚凯, 李璠, 汪静妮, 王晓峰
【申请人】南昌大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月10日
【技术领域】
[0001 ]本发明属于材料制备领域，设及甲胺铅舰巧铁矿薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]有机-无机杂化甲胺铅舰巧铁矿材料CH3N也化13是一种非常重要的半导体材料，因 其具有高的吸光系数，激子寿命长，激子束缚能低，W及优异的载流子传输特性，而广泛应 用于太阳能电池的活性层中[化 t.I^otonics，2014,8,506-514, Science ,2013,:342，：341]。 此外，C也N也Pbl3还具有可W采用溶液加工成膜，制备工艺简单、成本低、光电转换效率高、 易于实现大面积柔性器件等优点，已在第Ξ代光伏技术中表现出极高的竞争力。目前，已有 文献报道的该类巧铁矿型太阳能电池认证的效率已跃升至20.1 % [Science ,2015,％8， 1234]。为了组装高性能的光伏器件，高质量甲胺铅舰巧铁矿薄膜的制备是一大关键。然而， 由于溶液法制备甲胺铅舰巧铁矿薄膜的过程中设及复杂的晶体生长过程，导致晶粒的成核 与生长过程很难控制，所制备的薄膜连续性、均匀性和重现性差。因此，甲胺铅舰巧铁矿薄 膜的形貌控制仍然是巧铁矿薄膜太阳能电池领域面临的一个主要问题，其严重影响了巧铁 矿型薄膜太阳能电池效率提高，从而限制了其进一步应用。
[000引近年来，研究人员采用了各种方法制备C也畑3Pbl3巧铁矿薄膜用于太阳能电池，如 双源蒸汽沉积法阳別ure，2013，501，395 ]，一步溶液前驱体溶液旋涂沉积法阳at. Commun.， 2013，4，2761，Science，2014，345，542]、两步溶液前驱体溶液连续旋涂沉积法[化ture， 2013,499,316,化t.化notechnol.，2014,9,927]、蒸汽辅助溶液加工法[J.Am.Chem.Soc.， 2013，136，622]等。同时，为了调控C也N也Pbl3巧铁矿薄膜的微观形貌，进而提高光电转换效 率，研究人员也采用了许多措施改进巧铁矿薄膜的制备工艺，如调控前驱体化学组分W优 化生长动力学[Adv.Funct.Mater. 2014,24,151，Chem.Mater. 2014,26,7145]，选择不同的 溶剂阳at.Mater.2014,13,897，Adv.Mater.2014,26,3748]，退火处理[Science 2015,:347, 522,4。3化110 2015,9,639]，添加小分子^(1￥.]\&116'.，2014,26,3748]等。除了改进成膜工 艺外，研究也发现，采用不同的含铅化合物作为前驱体也可W有效调控巧铁矿的成膜过程。 已有研究工作分别采用舰化铅、舰化铅与氯化铅的混合物、醋酸铅、氯化铅、乙酷丙酬铅、硝 酸铅、HC(畑2)2化13为含铅前驱体，制备了 C也畑3饥13巧铁矿薄膜[J .Mater. Chem. A，2015，3， 9194,Adv.Mater.,2014,26,4991'Nature Communication,2015,6,6142,畑em.Comm., 2015,51，13294]。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供了一种利用黄酸铅配合物作为含铅前驱体制备均匀、致密、 光滑的高质量C也N也化13巧铁矿薄膜的方法，并将其应用于巧铁矿太阳能电池中。该方法工 艺过程简单，制备过程易于控制，重复性好，且能够制备高质量的薄膜。
[0005] 本发明所述的黄酸铅配合物含有如下式所示的结构：
[0006]
[0007] 其中，R基团为烧控链，包括乙基、丙基、异丙基、下基、异下基、戊基、异戊基等。
[000引本发明是通过W下技术方案实现的。
[0009] 本发明所述的一种基于黄酸铅配合物制备甲胺铅舰巧铁矿薄膜的方法，包括W下 步骤：
[0010] (1)黄原酸铅前驱体的合成:将黄原酸钢或黄原酸钟的去离子水透明溶液与硝酸 铅或醋酸铅的去离子水溶液混合，其中，黄原酸钢或黄原酸钟与硝酸铅或乙酸铅的摩尔比 例为0.5-2，充分揽拌均匀形成沉淀，然后过滤、洗涂、干燥得到黄原酸铅粉末；
[0011] (2)黄酸铅配合物的合成:将黄原酸铅粉末溶解在化晚与二氯甲烧的混合溶液中， 其中黄原酸铅粉末与化晚的摩尔比为1:2,然后室溫下揽拌，再经旋转蒸发将过量的溶剂去 除，得到黄酸铅配合物白色粉末。最后，再用丙酬重结晶提纯Ξ次。
[001 ^ (3)甲胺铅舰咖畑3饥13巧铁矿薄膜的制备：将黄酸铅配合物和C出畑31按照摩尔比 例为1:3,总质量分数为45%的浓度溶解在N，N-二甲基甲酯胺(DMF)溶液中，在室溫下揽拌 12h。采用旋转涂覆、滴涂法或浸涂法涂到基片上，在100-150°C退火5-10分钟，退火气氛为 真空、氮气或氣气等，即可直接在衬底上制备高质量的C出N出Pbl3巧铁矿薄膜。
[OOU]本发明基于黄酸铅配合物作为铅前驱体制备的C出畑3Pbl3巧铁矿薄膜作为活性层 在巧铁矿太阳能电池中的应用:将经盐酸刻蚀好的IT0玻璃依次用洗涂剂，去离子水，异丙 醇分别超声清洗十分钟，彻底清洁后放于紫外灯下照射十分钟，然后在其表面旋涂PED0T: PSS的水溶液W制备出约30-50皿厚的阳D0T:PSS薄膜，随后将其放于120°C加热20min。再制 备活性层，活性层制备好之后，再将1-(3-甲氧基幾基)丙基-1-苯基[6,6]-C-61(PCBM)旋涂 在活性层上，之后，放入真空锻膜机腔内，抽真空至4 X l(T4PaW下，蒸锻Ag电极，控制其厚度 为lOOnm左右，即可得到甲胺铅舰巧铁矿型薄膜太阳能电池。
[0014] 本发明所述的黄原酸钢或黄原酸钟，可W是市售产品，也可W通过W下方法合成：
[0015] 将氨氧化钟或氨氧化钢与伯醇（如乙醇、丙醇、异丙醇、下醇、异下醇、戊醇、异戊 醇等）W摩尔比1:1共混，再加少量水揽拌。随后，向共混物中逐滴加入稍微过量的二硫化碳 (当量比稍大于1:1)，之后置于冰水浴中冷却。得到的混合物揽拌30分钟之后真空过滤，再 用乙酸洗涂。之后再用甲醇重结晶Ξ次，得到黄原酸钢或黄原酸钟。
[0016] 本发明结果表明，采用黄酸铅配合物作为含铅前驱体，能够采用一步溶液旋涂沉 积法得到均匀、致密、光滑的高质量C曲畑3Pbl3巧铁矿薄膜，并将其应用于巧铁矿太阳能电 池的活性层中，未经优化，光电转换效率达到13%。本发明为制备高质量C曲畑3Pbl3巧铁矿 薄膜提供了新的思路和方法。
[0017] 本发明的有益效果是:本发明工艺过程简单，制备参数易于控制，重复性好，可W 规模化合成，可直接制备得到大面积均匀、光滑、致密的高质量C出N出Pbl3巧铁矿薄膜，将其 作为活性层应用于巧铁矿太阳能电池器件中，能够得到较高的光电转换效率，为制备巧铁 矿太阳能电池活性层提供了一种新的含铅前驱体。
【附图说明】
[0018] 图1是实施例1甲胺铅舰巧铁矿薄膜的X-射线衍射图谱。
[0019] 图2是实施例1甲胺铅舰巧铁矿薄膜的扫描电子显微镜照片。
[0020] 图3是实施例1甲胺铅舰巧铁矿薄膜的紫外-可见吸收光谱图。
[0021] 图4是基于实施例1甲胺铅舰巧铁矿薄膜的巧铁矿太阳能电池的电流-电压曲线。
[0022] 图5是实施例2甲胺铅舰巧铁矿薄膜的扫描电子显微镜照片。
[0023] 图6是实施例3制备的甲胺铅舰薄膜的扫描电子显微镜照片。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0025] 实施例1。
[00%]将0.6412g的乙基黄原酸钟溶于50ml的去离子水中，将0.7587g的醋酸铅溶于 400ml的去离子水中，将醋酸铅溶液加入到乙基黄原酸钟溶液中，常溫揽拌3小时得到沉淀。 之后，抽滤，洗涂，将所得沉淀物真空干燥过夜。再将沉淀物溶于二氯甲烧中，加入化晚(沉 淀物与化晚摩尔比为1:2)，常溫揽拌30分钟，等沉淀完全溶于溶液中形成均质溶液后，采用 旋转蒸发仪去掉多余溶剂，得到白色粉末。再将白色粉末溶于丙酬，抽滤，取滤液旋蒸掉溶 剂，再加入少量乙醇洗掉杂质，抽滤，得到乙基黄酸铅配合物。将乙基黄酸铅配合物和 C出畑31按照摩尔比例为1:3，总质量分数为45 %的浓度溶解在N，N-二甲基甲酯胺(DMF)溶液 中，在室溫下揽拌12h。清洗IT0玻璃表面，在紫外臭氧清洗表面lOmin后，采用4000rpm的转 速把导电聚合物PEDOT:PSS旋涂在玻璃上，然后140°C加热lOmin。然后把巧铁矿前驱体溶液 W4000rpm的转速旋涂，在其表面制备甲胺铅舰巧铁矿薄膜。旋涂后把基片放置在热台上， l〇〇°C加热60min。在巧铁矿薄膜表面W1500巧m的转速旋涂PCBM(20mg/ml，氯苯溶液）。最后 在高真空条件下，蒸锻Ag电极，得到太阳能电池。
[0027] 图1是实施例1制备的甲胺铅舰薄膜的X射线衍射图，由图可确证其晶体结构归属 于四方晶系（空间群I4/mcm)。
[0028] 图2是实施例1制备的甲胺铅舰薄膜的扫描电子显微镜照片，由图可见薄膜非常的 均匀、平整、光滑，覆盖率高。
[0029] 图3是实施例1制备的甲胺铅舰薄膜的紫外-可见吸收光谱图，从图中可W看出，薄 膜的吸收边在800nm左右。
[0030] 图4是W实施例1制备的甲胺铅舰薄膜为活性层组装的太阳能电池的电压-电流曲 线，从图中可W看出，器件性能为:标准模拟太阳光(AM 1.5G，100mW/cm2)照射下，开路电压 =1.06V;短路电流=18.3mA/cm2;填充因子=67.1 % ;能量转化效率=13.0 %。
[0031] 实施例2。
[0032] 将0.6890g的正下基黄原酸钢溶于50ml的去离子水中，将0.7587g的醋酸铅溶于 400ml的去离子水中，将醋酸铅溶液加入到正下基黄原酸钢溶液中，常溫揽拌3小时得到沉 淀。之后，抽滤，洗涂，将所得沉淀物真空干燥过夜。再将沉淀物溶于二氯甲烧中，加入化晚 (沉淀物与化晚摩尔比为1:2)，常溫揽拌30分钟，等沉淀完全溶于溶液中形成均质溶液后， 采用旋转蒸发仪去掉多余溶剂，得到白色粉末。再将白色粉末溶于丙酬，抽滤，取滤液旋蒸 掉溶剂，再加入少量乙醇洗掉杂质，抽滤，得到乙基黄酸铅配合物。将乙基黄酸铅配合物和 C出畑31按照摩尔比例为1:3，总质量分数为45 %的浓度溶解在N，N-二甲基甲酯胺(DMF)溶液 中，在室溫下揽拌12h。之后，在基底上旋涂成膜。
[0033] 图5是实施例2制备的甲胺铅舰薄膜的扫描电子显微镜照片，从图中可W看出，所 制备的薄膜均匀、致密、光滑。
[0034] 实例3。
[0035] 将0.6973g的异丙基黄原酸钟溶于50ml的去离子水中，将1.0282g的硝酸铅溶于 400ml的去离子水中，将醋酸铅溶液加入到异丙基黄原酸钟溶液中，常溫揽拌3小时得到沉 淀。之后，抽滤，洗涂，将所得沉淀物真空干燥过夜。再将沉淀物溶于二氯甲烧中，加入化晚 (沉淀物与化晚摩尔比为1:2)，常溫揽拌30分钟，等沉淀完全溶于溶液中形成均质溶液后， 采用旋转蒸发仪去掉多余溶剂，得到白色粉末。再将白色粉末溶于丙酬，抽滤，取滤液旋蒸 掉溶剂，再加入少量乙醇洗掉杂质，抽滤，得到乙基黄酸铅配合物。将乙基黄酸铅配合物和 C出畑31按照摩尔比例为1:3，总质量分数为45 %的浓度溶解在N，N-二甲基甲酯胺(DMF)溶液 中，在室溫下揽拌12h。之后，在基底上旋涂成膜。
[0036] 图6是实施例3制备的甲胺铅舰薄膜的扫描电子显微镜照片，从图中可W看出，所 制备的薄膜均匀、致密、光滑。
[0037] 上述实施例虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明 保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术 人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围W内。
【主权项】
1. 一种基于黄酸铅配合物制备甲胺铅碘钙钛矿薄膜的方法，其特征是包括以下步骤： (1) 黄原酸铅前驱体的合成:将黄原酸钠或黄原酸钾的去离子水透明溶液与硝酸铅或 醋酸铅的去离子水溶液混合，其中，黄原酸钠或黄原酸钾与硝酸铅或乙酸铅的摩尔比例为 0.5-2，充分搅拌均匀形成沉淀，然后过滤、洗涤、干燥得到黄原酸铅粉末； (2) 黄酸铅配合物的合成:将黄原酸铅粉末溶解在吡啶与二氯甲烷的混合溶液中，其中 黄原酸铅粉末与吡啶的摩尔比为1:2,然后室温下搅拌，再经旋转蒸发将过量的溶剂去除， 得到黄酸铅配合物白色粉末;最后，再用丙酮重结晶提纯三次； ⑶甲胺铅碘CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的制备:将黄酸铅配合物和CH3NH3I按照摩尔比例为 1:3，总质量分数为45 %的浓度溶解在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，在室温下搅拌12h; 采用旋转涂覆、滴涂法或浸涂法涂到基片上，在100-150°C退火5-10分钟，退火气氛为真空、 氮气或氩气，即在衬底上制备得到CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜。
【专利摘要】一种基于黄酸铅配合物制备甲胺铅碘钙钛矿薄膜的方法，包括以下步骤：(1)黄原酸铅前驱体的合成；(2)黄酸铅配合物的合成；(3)甲胺铅碘CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的制备。本发明工艺过程简单，制备参数易于控制，重复性好，可以规模化合成，可直接制备得到大面积均匀、光滑、致密的高质量CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜，将其作为活性层应用于钙钛矿太阳能电池器件中，能够得到较高的光电转换效率，为制备钙钛矿太阳能电池活性层提供了一种新的含铅前驱体。
【IPC分类】H01L51/48
【公开号】CN105489778
【申请号】CN201510761110
【发明人】姚凯, 李璠, 汪静妮, 王晓峰
【申请人】南昌大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月10日
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