钙钛矿材料制备工艺的研究现状

崔 璇，回 屹，易泽川

（华北理工大学冶金与能源学院，河北 唐山 063000）

1 溶液法

1.1 一步法

一步法是指按一定化学计量数将PbX2和CH3NH3X溶解在溶剂中形成前驱体溶液，后将其直接旋涂在电子传输层上，最后经过退火处理，PbX2和CH3NH3X反应形成钙钛矿薄膜材料。

Mitzi[1]等将SnI2、NH2CN和CH3NH3I溶解至氢碘酸溶液中，后通过加热过滤直接得到CH3NH3SnI3和(C4H9NH3)2(CH3NH3)n－1SnnI3n+1等钙钛矿结构晶体。Kojima[2]等将CH3NH3X和PbX2(X=Br、I)溶解至N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或γ-丁内酯(GBL)中，后通过旋涂法沉积到TiO2电子传输层上，后通过退火处理，得到CH3NH3PbI3钙钛矿结构晶体。早期一步法工艺存在钙钛矿结晶速度过快、表面易生成大颗粒不连续结晶、晶体表面粗糙等问题，不利于钙钛矿层对电子传输层的完全覆盖，极大的影响了钙钛矿太阳电池的光电转化效率[3]。

Liang[4]等将PbCl2和CH3NH3I溶解至混有双齿螯合剂1，8-二碘辛烷的DMF溶液中，有效控制了钙钛矿晶体的生长速度，所得钙钛矿晶体表面光滑，提高了光的吸收率且降低电荷复合率，薄膜覆盖率也有所提高。Jeno[5]等将PbCl2和CH3NH3I溶解至混有二甲基亚砜(DMSO)的DMF溶液中，形成DMSOPbI2-CH3NH3I配合物。然后将其滴加在TiO2电子传输层上，并在高速旋转的过程中滴加甲苯使得配合物结晶析出，最后通过退火处理，制得高覆盖度的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜。Ahn[6]等采用乙醚替换甲苯作为诱导钙钛矿材料结晶的溶剂，制得的CH3NH3PbI3钙钛矿电池的效率达到20%左右。

一步法工艺简单且操作方便，但钙钛矿薄膜的形貌变化较大，性能难以控制，使得电池的转化效率偏低。存在结晶速度快、薄膜形态存在晶粒尺寸小、覆盖率低等缺点。……