：本发明属于钙钛矿太阳能电池，特别涉及一种提升cs基钙钛矿薄膜结晶质量的方法，以及其在光伏器件中的应用。
背景技术
0、
背景技术：
1、碳中和已达成全球共识，光伏发电是实现碳中和的主力军。作为后起之秀的钙钛矿太阳能电池，在短短14年间认证效率已高达25.8％，且加工成本仅为晶硅太阳能电池成本的1/5，引起了国内外研究人员的关注与研究。
2、由于钙钛矿薄膜的多晶性，钙钛矿薄膜不可避免地在晶界和表面出现不同类型的固有缺陷，如各种离子空位、填隙离子和反位离子等结构缺陷，从而形成陷阱态，造成光生载流子的非辐射复合。开路电压是由空穴和电子分裂的准费米能级产生的，一些具有高形成能的缺陷会在带隙中形成更深的能级，因而这些深能级缺陷产生的电荷复合会使开路电压降低。深能级缺陷的形成与钙钛矿膜的制备方法和成核结晶生长的快慢有关，为了减少缺陷的形成，人们致力于通过各种添加剂或界面修饰来钝化产生的缺陷，尽管这些尝试已经使pscs的效率和稳定性上升到一个更高的水平，但从根本上控制钙钛矿的晶体生长从而减少缺陷的产生仍然是一个挑战。
3、ruddlesden-popper(rp)相是二维层状钙钛矿中最常见的一种结构，cs2pbx4(x＝cl-,br-,i-)是一种全无机的二维rp相结构。以cs2pbi2cl2为例，其采用cl-在面内、i-在面外的方式构建独特的[pbi2cl4]八面体单元。i-和cl-的独立晶体学占位以及a位cs+的大尺寸共同保证了该结构的热力学稳定特性。在cs基钙钛矿体系中，引入具有rp相的二维钙钛矿也被证明能够有效改善钙钛矿太阳能电池的稳定性和提高钙钛矿led的发光效率，成为目前研究的热点。
4、目前已有通过向前驱体溶液中引入有机盐添加剂，在钙钛矿结晶过程中生成ma2pbi2cl2、pea2pbi2cl2、td2pbi4等二维中间相进而得到高质量钙钛矿薄膜的研究，例如华北电力大学姚建曦团队通过控制前驱体溶液中cscl和pbi2的比例，成功制备了2dcs2pbi2cl2 and 3d cspbi2.5br0.5复合的钙钛矿薄膜，制得的太阳能电池器件性能得到显著优化。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种提升cs基钙钛矿薄膜结晶质量的方法，该方法以可消耗的无机二维前驱体作为cs源，诱导钙钛矿薄膜结晶，从根本上控制钙钛矿的晶体生长，制备高质量钙钛矿薄膜。。
2、为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
3、一种提升cs基钙钛矿薄膜结晶质量的方法，在制备cs基钙钛矿薄膜的前驱体溶液中引入可消耗cs2pbx4无机二维前驱体作为cs源，通过其诱导钙钛矿结晶从而得到均相、高结晶性的钙钛矿(a1-mcsmpbx3)薄膜。
4、所述可消耗cs2pbx4无机二维前驱体为金属铯(cs)离子和金属铅(pb)离子和卤素(x)离子形成的二维相化合物，其化合物式为cs2pbx4，x为i-，br-，cl-中的一种或者几种。
5、进一步说，所述可消耗cs2pbx4无机二维前驱体为金属铯(cs)离子和金属铅(pb)离子和卤素(x)离子形成的二维相化合物，其化合物式为cs2pbx4，x为i-以及br-、cl-、(inbr1-n)-、(incl1-n)-、(clnbr1-n)-、(inbr1-n)-、(i1-x-nbrxcln)-中的任意一种，其中，0<n<1，0<x<1。
6、所述可消耗cs2pbx4无机二维前驱体为按照化学计量比，将碘化铯csi、溴化铯csbr或氯化铯cscl中一种或几种与碘化铅pbi2、溴化铅pbbr2或氯化铅pbcl2中一种或几种溶于溶剂中，然后将其加热并搅拌溶解，得到二维全无机钙钛矿cs2pbx4前驱体溶液，随后在100℃烘干溶剂，得到cs2pbx4粉体，即可消耗cs2pbx4无机二维前驱体；其中，溶剂为二甲基亚砜dmso或二甲基甲酰胺dmf。
7、进一步说，所述可消耗cs2pbx4无机二维前驱体为按照化学计量比，将碘化铯csi、溴化铯csbr或氯化铯cscl中一种或几种与碘化铅pbi2、溴化铅pbbr2或氯化铅pbcl2中一种或几种溶于溶剂中，然后将其加热并搅拌溶解，得到二维全无机钙钛矿cs2pbx4前驱体溶液，随后在100℃烘干溶剂，得到cs2pbx4粉体，即可消耗cs2pbx4无机二维前驱体；其中，溶剂为二甲基亚砜dmso或二甲基甲酰胺dmf。
8、所述钙钛矿的结构式为a1-mcsmpbx3，其中m为0.3-0.8；a为a为ch3nh3、ch3nh2ch3、nhchnh3、ch6n3中的一种或几种，x为br-、i-中的一种或两种混合。
9、首先制备可消耗cs2pbx4无机二维前驱体作为cs源，再与其他原料按照化学计量混合，而后于20-70℃加热搅拌2-8h，获得cs基钙钛矿薄膜的前驱体溶液；然后，通过将该钙钛矿混合液涂覆在沉积有传输层的基片上形成一层含有钙钛矿混合液的薄膜层，并对该薄膜层进行退火处理，最终得到高质量的钙钛矿薄膜。
10、所述可消耗cs2pbx4无机二维前驱体的投入量与所制备钙钛矿的摩尔比需满足cs2pbx4：a1-mcsmpbx3＝m/2：1，；
11、一种所述方法制备所得cs基钙钛矿薄膜的应用，所述方法制备所得均相、高结晶性的钙钛矿薄膜在制备光电器件中的应用。
12、本发明所具有的优点：
13、本发明在制备过程中引入可消耗无机二维前驱体作为钙钛矿的cs源，具体是全无机的cs2pbx4(x＝cl,br,i中的一种或者几种)，其在0～400℃具有良好的稳定性，可以在钙钛矿退火过程中发挥其二维模板作用诱导钙钛矿结晶，并同时可以通过发生固相反应实现离子的均匀扩散，从而得到均相、高结晶性的钙钛矿薄膜，使得由此制备的钙钛矿电池的性能得到显著提升。一般情况下cs2pbx4仅为制备钙钛矿过程中的中间相，本发明直接利用其(cs2pbx4)直接作为原材料加入前驱体溶液中，省去了反应生成cs2pbx4的过程，避免了难以发生相转变的含cs非钙钛矿相的生成，使得预制膜中的cs更多的以cs2pbx4的形式存在，以cs2pbx4的作为cs源更容易发生阳离子交换使得最终的钙钛矿薄膜更均匀。此外，其二维结构还有助于诱导钙钛矿结晶，大大提高了钙钛矿的结晶性。与之前在钙钛矿结晶过程中引入的有机二维中间相相比，其优势在于可消耗，有机二维中间相通常具有较大的有机阳离子且难以除去，这会大大降低载流子的传输从而降低器件性能。
1.一种提升cs基钙钛矿薄膜结晶质量的方法，其特征在于，在制备cs基钙钛矿薄膜的前驱体溶液中引入可消耗cs2pbx4无机二维前驱体作为cs源，通过其诱导钙钛矿结晶从而得到均相、高结晶性的钙钛矿(a1-mcsmpbx3)薄膜。
2.按权利要求1所述的提升cs基钙钛矿薄膜结晶质量的方法，其特征在于，所述可消耗cs2pbx4无机二维前驱体为金属铯(cs)离子和金属铅(pb)离子和卤素(x)离子形成的二维相化合物，其化合物式为cs2pbx4，x为i-，br-,cl-中的一种或者几种。
3.按权利要求2所述的提升cs基钙钛矿薄膜结晶质量的方法，其特征在于：所述可消耗cs2pbx4无机二维前驱体为按照化学计量比，将碘化铯csi、溴化铯csbr或氯化铯cscl中一种或几种与碘化铅pbi2、溴化铅pbbr2或氯化铅pbcl2中一种或几种溶于溶剂中，然后将其加热并搅拌溶解，得到二维全无机钙钛矿cs2pbx4前驱体溶液，随后烘干溶剂，得到cs2pbx4粉体，即可消耗cs2pbx4无机二维前驱体；其中，溶剂为二甲基亚砜或二甲基甲酰胺。
4.按权利要求1所述的提升cs基钙钛矿薄膜结晶质量的方法，其特征在于：所述钙钛矿的结构式为a1-mcsmpbx3，其中m为0.3-0.8；a为ch3nh3、ch3nh2ch3、nhchnh3、ch6n3中的一种或几种。
5.按权利要求1-4任意一项所述的提升cs基钙钛矿薄膜结晶质量的方法，其特征在于：首先制备可消耗cs2pbx4无机二维前驱体作为cs源，再与其他原料按照化学计量混合，而后于20-70℃加热搅拌2-8h，获得cs基钙钛矿薄膜的前驱体溶液；然后，通过将该钙钛矿混合液涂覆在沉积有传输层的基片上形成一层含有钙钛矿混合液的薄膜层，并对该薄膜层进行退火处理，最终得到高质量的钙钛矿薄膜。
6.按权利要求5所述的提升cs基钙钛矿薄膜结晶质量的方法，其特征在于：所述可消耗cs2pbx4无机二维前驱体投入量与所制备钙钛矿的摩尔比需满足cs2pbx4：a1-mcsmpbx3＝m/2：1。
7.一种如权利要求1方法制备所得cs基钙钛矿薄膜的应用，其特征在于，所述权利要求1方法制备所得钙钛矿薄膜在制备光电器件中的应用。
