【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及太陽能電池，具體涉及的是一種基于自遷移1d種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜及其制備方法。
技術介紹
1、鈣鈦礦太陽能電池因其高效的光電轉換效率、低廉的制造成本以及可低溫制造的巨大潛力，被認為是最有前途的新型太陽能電池之一。從2009年鈣鈦礦太陽能電池第一次被提出，發展到如今，其光電轉換效率已從最初的3.8％提升至26.7％。
2、鈣鈦礦太陽能電池能夠在如此短的時間內迅猛發展，歸功于其使用鈣鈦礦型(abx3)有機金屬鹵化物半導體(a:ch3nh3+ch3(nh2)2+；cs+，b:pb2+；sn2+；ge2+，x:cl-；br-；i-；scn-)作為吸光材料。在高效率鈣鈦礦太陽能電池領域，ch3nh3pbi3(mapbi3)是最常用的光伏層材料。雖然mapbi3基鈣鈦礦太陽能電池的效率能夠達到20％，但是其與水、氧氣接觸時會發生分解。同時光照穩定性以及熱穩定性也是鈣鈦礦太陽能電池實現產業化急需解決的問題。通過器件封裝工藝，能夠極大地避免鈣鈦礦材料與水、氧氣的接觸，有效地緩解了鈣鈦礦的水、氧不穩定性。然而光照穩定性以及熱穩定性卻無法通過封裝工藝得到改善。
3、大多數高效的鈣鈦礦薄膜都是通過反溶劑一步沉積法制備得到。反溶劑一步沉積法通過將鈣鈦礦所有組分混合溶解在高沸點極性溶劑中形成前驅體溶液，在涂布薄膜過程中滴加反溶劑，再使用熱退火手段得以促進薄膜結晶生長。此方法雖然工藝簡單，但處理窗口較窄，使得薄膜結晶不易控制，重現性較差，且存在有毒溶劑揮發問題，不利于制備大面積均勻薄膜。此外，也有一些場景采用兩步沉
技術實現思路
1、專利技術人在實施本專利技術的過程中發現，鈣鈦礦晶粒的生長過程基本符合晶體生成模型，主要分為三個階段：(1)介質過飽和階段或過冷卻階段；(2)成核階段，即晶核形成階段；(3)晶體生長階段。其中只有當晶粒的粒徑足夠大時，才能成為晶核。晶粒的生長過程可以通過吉布斯自由能與粒徑大小的關系圖(g-r圖)得到解釋。g＝gs+gv，gs為表面自由能，其隨著粒徑r的增大而增大。gv為體積自由能，其隨著粒徑r的增大而減小。如圖1，當晶體粒徑超過零界半徑r*時，其相對吉布斯自由能δg<0，后續的生長過程會自動發生。在鈣鈦礦生長過程中，鈣鈦礦晶粒需要克服成核吉布斯自由能，長大成為晶核。因此，通過從外部引入晶核，能夠為鈣鈦礦的生長過程提供更多的晶核，從而促進鈣鈦礦的生長，獲得更高質量的鈣鈦礦薄膜。
2、鑒于此，本專利技術提供了一種基于自遷移1d種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜及其制備方法，使用兩步沉積法制備fapbi3基鈣鈦礦太陽能電池用的鈣鈦礦光伏薄膜，通過在pbi2前驅體溶液(以dmf/dmso作為溶劑)中加入適量的離子液體，在溶液中引入晶種，將bmimpbi3種子引入pbi2薄膜中，為后續鈣鈦礦層生長過程提供了晶核，并在后續鈣鈦礦結晶的過程中，遷移到鈣鈦礦表面，有效地提高太陽能電池的穩定性、短路電流、開路電壓、填充因子以及光電轉換效率。
3、具體方案如下：
4、一種基于自遷移1d種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其包括：
5、s1，在pbi2前驅體溶液中加入適量離子液體，制成emimx-pbi2前驅體溶液；所述離子液體為bmimcl、bmimbr或bmimi中的一種或者多種；
6、s2，在emimx-pbi2前驅體溶液中引入晶核，制得pbi2層；
7、s3，在pbi2層上沉積fai/mai溶液并加熱退火得到鈣鈦礦光伏薄膜。
8、優選地，步驟s2具體包括：
9、s21，在基底上旋涂含有bmimpbi3種子溶液的emimx-pbi2前驅體溶液，加熱退火得到pbi2層。
10、優選地，在步驟s21中，退火溫度為135℃～150℃，退火時間為10min～15min。
11、優選地，所述pbi2前驅體溶液的溶劑為二甲基甲酰胺dmf/二甲基亞砜dmso的混合溶劑，該dmf/dmso混合溶劑中，dmf與dmso的溶劑體積比為9:1。
12、優選地，所述bmimpbi3種子溶液的濃度為0.075m?mol/l。
13、優選地，在將所述離子液體加入到pbi2前驅體溶液時，所述離子液體占整個混合溶液的體積比為1％～5％；所述pbi2前驅體溶液的濃度為1m～2m。
14、優選地，在步驟s3中，退火溫度為50℃～70℃，退火時間為45s～1min。
15、優選地，所述fai/mai溶液為碘甲脒fai與碘甲胺mai的混合溶液，其中fai的質量比為0％～100％，優選為50％～90％。
16、優選地，所述fai/mai溶液的總濃度為2mg/ml～200mg/ml，優選為50mg/ml～100mg/ml。
17、本專利技術實施例還提供了一種鈣鈦礦光伏薄膜，其采用如上述的制備方法制備得到。
18、本專利技術與現有的兩沉積步法制備famapbi3鈣鈦礦光伏薄膜技術相比，具有以下優勢：
19、(1)本專利技術通過引入bmimpbi3種子到pbi2薄膜中，為鈣鈦礦光伏薄膜的生長提供晶核，促進鈣鈦礦晶粒的生長，能夠提升鈣鈦礦光伏薄膜的質量。鈣鈦礦光伏薄膜質量的提升減小了電子-空穴對的復合，減少了鈣鈦礦晶粒的晶界缺陷，并且其中的cl-，有效地促進了鈣鈦礦的結晶，使其在鈣鈦礦表面形成了1d?pvk。基于該自遷移1d種子生長法制備的鈣鈦礦太陽能電池，顯著提升了其短路電流、開路電壓以及填充因子。通過該方法制備的鈣鈦礦太陽能電池獲得了更加優異的光伏性能，其光電轉換效率提升了大約3％；
20、(2)本專利技術通過引入bmimpbi3種子到pbi2薄膜中，成功地實現了兩步沉積法制備表面含1d鈣鈦礦光伏薄膜。該方法通過引入bmimpbi3種子，引入晶核，提升了鈣鈦礦光伏薄膜的質量，同時在鈣鈦礦光伏薄膜表面形成1d?pvk中，提升了鈣鈦礦光伏薄膜的光照穩定性；
21、(3)本專利技術工藝簡單，能適應大規模產業化的要求。
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1.一種基于自遷移1D種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于自遷移1D種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，步驟S2具體包括：
3.根據權利要求2所述的基于自遷移1D種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，在步驟S21中，退火溫度為135℃～150℃，退火時間為10min～15min。
4.根據權利要求1所述的基于自遷移1D種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，所述PbI2前驅體溶液的溶劑為二甲基甲酰胺DMF/二甲基亞砜DMSO的混合溶劑，該DMF/DMSO混合溶劑中，DMF與DMSO的溶劑體積比為9:1。
5.根據權利要求2所述的基于自遷移1D種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，所述BMIMPbI3種子溶液的濃度為0.075M?mol/L。
6.根據權利要求1所述的基于自遷移1D種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，在將所述離子液體加入到PbI2前驅體溶液時，所述離子液體占整個混合溶液的體積比為1％～5％；所述PbI2前驅體
7.根據權利要求1所述的基于自遷移1D種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，在步驟S3中，退火溫度為50℃～70℃，退火時間為45s～1min。
8.根據權利要求1所述的基于自遷移1D種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，所述FAI/MAI溶液為碘甲脒FAI與碘甲胺MAI的混合溶液，其中FAI的質量比為0％～100％，優選為50％～90％。
9.根據權利要求1所述的基于自遷移1D種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，所述FAI/MAI溶液的總濃度為2mg/mL～200mg/mL，優選為50mg/mL～100mg/mL。
10.一種鈣鈦礦光伏薄膜，其特征在于，采用如權利要求1至9任意一項所述的制備方法制備得到。
...【技術特征摘要】
1.一種基于自遷移1d種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于自遷移1d種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，步驟s2具體包括：
3.根據權利要求2所述的基于自遷移1d種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，在步驟s21中，退火溫度為135℃～150℃，退火時間為10min～15min。
4.根據權利要求1所述的基于自遷移1d種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，所述pbi2前驅體溶液的溶劑為二甲基甲酰胺dmf/二甲基亞砜dmso的混合溶劑，該dmf/dmso混合溶劑中，dmf與dmso的溶劑體積比為9:1。
5.根據權利要求2所述的基于自遷移1d種子生長法的鈣鈦礦光伏薄膜制備方法，其特征在于，所述bmimpbi3種子溶液的濃度為0.075m?mol/l。
6.根據權利要求1所述的基于自遷移1d種子生長法的鈣鈦礦光伏...
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