阅读说明：本技术 生产具有钙钛矿状结构的光吸收膜的方法 (Method for producing light-absorbing film having perovskite-like structure ) 是由 E·A·古地林 A·B·塔拉瑟夫 A·A·彼得洛夫 N·A·贝利希 A·Y·格里什科 于 2018-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种具有钙钛矿状结构的光吸收材料的生产方法,并且可以用于在光伏电池的生产中形成光吸收层,以节省材料并增加转换器的允许尺寸。这些优点是通过在基板上形成均匀的组分B层,制备在预定条件下与组分B反应的试剂和在这些条件下抑制该反应的反应抑制剂的混合物,在组分B的层上以化学计量或大于化学计量的量施用所述制备的混合物,并从混合物中除去反应抑制剂以激活试剂的混合物与组分B之间的化学反应以形成钙钛矿状材料。(The present invention relates to a method for producing a light-absorbing material having a perovskite-like structure and can be used for forming a light-absorbing layer in the production of photovoltaic cells, in order to save material and increase the allowed size of the converter. These advantages are achieved by forming a uniform layer of component B on a substrate, preparing a mixture of a reagent that reacts with component B under predetermined conditions and a reaction inhibitor that inhibits the reaction under these conditions, applying the prepared mixture in a stoichiometric or greater amount over the layer of component B, and removing the reaction inhibitor from the mixture to activate a chemical reaction between the mixture of reagents and component B to form the perovskite-like material.)

生产具有钙钛矿状结构的光吸收膜的方法

技术领域

本发明涉及具有钙钛矿状结构的光吸收材料的制造方法，并且可以用于在光电转换器的制造中形成光吸收层。

背景技术

现有技术中已知用于生产具有钙钛矿状结构的光吸收材料的各种方法。

论文[J.Burschka等，高性能钙钛矿敏化太阳能电池的顺序沉积//自然-2013.-T.499.-№.7458.-P.316.]([J.Burschka et al.Sequential deposition of high-performance perovskite-sensitized solar cells//Nature.-2013.-T.499.-№.7458.-P.316.])描述了分两步进行钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄层的形成，通过在基板上施加PbI₂溶液，且其以绕垂直于其平面的轴高速旋转(旋转基板法，旋涂),在基板上施加所需厚度的PbI₂层，然后将获得的PbI2薄层浸入在MAI的异丙醇溶液中。

论文[Saliba M.等人，将铷阳离子掺入钙钛矿太阳能电池可改善光伏性能//科学(80-.).2016.354卷，No 6309.P.206–209.]([Saliba M.et al.Incorporation ofrubidium cations into perovskite solar cells improves photovoltaicperformance//Science(80-.).2016.Vol.354,No 6309.P.206–209.])描述了通过在基板上施加钙钛矿溶液并绕着垂直于其平面的轴高速旋转(旋转基板法，旋涂)形成一层具有所需厚度的钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄层的方法。

上述方法的缺点是难以从大面积基板上的溶液中产生源组分(PbI₂)或钙钛矿的层，因此，不可能获得大面积的钙钛矿太阳能电池。

已知专利CN104250723，09/09/2014，Zheng Zheng，Cheng Camry，Lei Yan，JiaHuimin，Ho Wei Wei，He Yingying“基于铅铅单质膜的原位大面积可控合成钙钛矿型CH₃NH₃PbI₃膜材料的化学方法(Lead-based perovskite-type composite elementalthin-film in-situ wide area control CH₃NH₃PbBr₃ film material chemicalmethod)”描述了一种通过将金属铅膜浸入到碘和甲基碘化铵的有机溶剂溶液(例如，乙醇)中而制成钙钛矿CH₃NH₃PbI₃的方法。。通过磁控溅射将均匀层形式的金属铅喷涂到电子导电层的无孔表面上，然后将其放入包含分子碘和碘化甲基铵的有机溶剂反应。结果，连续的无孔铅层变成连续的无孔钙钛矿层。

在专利CN105369232，16/02/2015中，Zhi Zheng,He Yingying,Lei Yan,ChengCamry,Jia Huimin,Ho Wei Wei“基于铅单质薄膜原位大面积控制合成钙钛矿型CH3NH3PbBr3薄膜材料的化学方法(Lead-based perovskite-type composite elementalthin-film in-situ wide area control CH₃NH₃PbBr₃ film material chemicalmethod)”，描述了钙钛矿CH₃NH₃PbBr₃的生产方法，该方法基于可以容易的将具有可控的厚度的大面积金属铅膜均匀地浸入甲基溴化铵在有机溶剂(例如异丙醇)中的溶液中。

上述方法的缺点是对所生产的钙钛矿层的形态的控制较差，以及需要将基板浸入试剂溶液中，这使形成有机-无机钙钛矿的工艺复杂化并减慢工艺进度，使得生产大面积薄膜变得更难，且会导致产生健康和环境风险。

论文Mater.Horiz.,2017,4,625-632,Petrov Andrey A.,Belich Nikolai A.,Grishko Aleksei Y.,Stepanov Nikita M.,Dorofeev Sergey G.,Maksimov Eugene G.,Shevelkov Andrei V.,Zakeeruddin Shaik M.,Michael Graetzel,Tarasov Alexey B.,Goodilin Eugene A.，“一种通过室温反应性聚碘化物熔体形成杂化钙钛矿的新策略(Anew formation strategy of hybrid perovskites via room temperature reactivepolyiodide melts)”，描述了一种无溶剂的方法，通过将金属铅层和涂在其上的试剂与通式组合物MAI_3+x与反应形成钙钛矿层。

所述已知方法的缺点是难以在大的基板面积上均匀地分配粘性高浓度的聚碘化物(聚卤化物)试剂，并且缺乏控制，并且不能以化学计量加入这种熔融物组分B，特别是可导致组分B在钙钛矿中的转化不完全，或形成包含原始熔体组分过多的相。因此，结果，所得膜的质量(特别是厚度和相组成的均匀性)降低，这对基于所得膜的最终产品(例如太阳能电池)的效率产生不利影响。

在专利CN104051629A，2014/09/17“基于喷涂技术的钙钛矿型太阳能电池的制备方法(Preparation method for perovskite type solar cell based on sprayingtechnology)”中，描述了一种用于生产钙钛矿太阳能电池的技术方法，尤其是描述了通过一步或分两步喷涂组分AB和BX₂有机溶剂溶液形成组成为АВХ₃的光吸收钙钛矿组合物。该方法的缺点是控制钙钛矿层的厚度、均质性和形态的复杂性，由于基本上不平衡的结晶过程，通过该方法获得的钙钛矿层不能进行大面积的控制。另外，该方法意味着喷涂含有组分B的溶液，这与生产、健康和环境风险有关。

上述方法的共同缺点是在大面积基板上形成具有所需特性(厚度、形态、光学和电学特性)的钙钛矿薄层的能力的基本技术限制，这限制了单个钙钛矿太阳能电池的最大尺寸，因此，限制了降低用于生产额定容量的模块(电池)的单位成本的可能性。