本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料，尤其涉及一種新型的基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦材料因其優(yōu)異的光伏性質(zhì)而備受關(guān)注，尤其是在太陽能電池的應(yīng)用中。這類材料具有高吸收系數(shù)、長(zhǎng)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度和可調(diào)諧帶隙等特性，使其在光電轉(zhuǎn)換效率方面展現(xiàn)出巨大潛力。近年來，鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展迅速，鈣鈦礦太陽能電池實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)能夠與傳統(tǒng)的硅基太陽能電池相媲美，甚至在某些情況下超越了后者。這標(biāo)志著鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的重大進(jìn)步，并為其實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。不過，盡管取得了這些進(jìn)展，進(jìn)一步的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍依賴于鈣鈦礦光伏性能的提升。

2、現(xiàn)有用于改善光伏性能的策略主要是使用2d配體修飾材料進(jìn)行后處理以鈍化鈣鈦礦薄膜表面缺陷，該方法被廣泛認(rèn)為是同時(shí)提高鈣鈦礦太陽能電池(psc)效率和穩(wěn)定性的有效策略。該方法旨在通過優(yōu)化材料表面特性來提高電荷的收集效率，以減少載流子的非輻射復(fù)合，進(jìn)而提升太陽能電池的整體性能。然而，大多數(shù)后處理策略為單步后處理這種方法通常受限于單一后處理材料或工藝，且可能導(dǎo)致鈣鈦礦表界面載流子輸運(yùn)受阻的問題，阻礙了電荷的輸運(yùn)，進(jìn)而降低了器件性能，制約了鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)化進(jìn)一步發(fā)展。

3、因此，亟需開發(fā)一種新型基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，以改善傳統(tǒng)2d處理方法導(dǎo)致的鈣鈦礦表界面載流子輸運(yùn)受阻的問題，從而改善電荷輸運(yùn)能力，進(jìn)而提高器件性能，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，通過不同極性二維配體修飾材料的兩步順序處理有效改變鈣鈦礦薄膜表面形貌，鈍化薄膜表面缺陷，同時(shí)改善傳統(tǒng)2d處理方法導(dǎo)致的鈣鈦礦表界面載流子輸運(yùn)受阻和電荷輸運(yùn)能力降低的現(xiàn)象，以提高太陽能電池器件的性能。

2、本發(fā)明提供一種基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，該方法包括以下步驟：

3、步驟一、采用溶解于有機(jī)溶劑中的材料x處理三維鈣鈦礦表面，制備2d/3d鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)樣品；

4、步驟二、采用溶解于有機(jī)溶劑中的材料y對(duì)步驟一的樣品進(jìn)行二次處理，得到表面最終修飾后的2d/3d鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)薄膜樣品；

5、所述材料x的極性小于所述材料y的極性，所述材料y其分子或離子的偶極矩不低于4德拜；所述有機(jī)溶劑在常溫常壓下為液相。

6、通過采用上述技術(shù)方案，不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理能夠改善傳統(tǒng)2d處理方法導(dǎo)致的鈣鈦礦表界面載流子輸運(yùn)受阻的問題，從而改善電荷輸運(yùn)能力。

7、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述材料x選自苯甲胺鹵化物和/或苯乙胺鹵化物；所述材料y選自4-三氟甲基苯甲胺鹵化物和/或4-三氟甲基苯乙胺鹵化物。

8、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述材料x選自苯乙胺氫碘酸鹽(peai)、苯乙胺鹽酸鹽、苯乙胺氫溴酸鹽、苯甲胺鹽酸鹽、苯甲胺氫溴酸鹽或苯甲胺氫碘酸鹽中的一種或多種；所述材料y選自4-三氟甲基苯乙胺氫碘酸鹽(cf3peai)、4-三氟甲基苯乙胺氫溴酸鹽、4-三氟甲基苯乙胺鹽酸鹽、4-三氟甲基苯甲胺氫碘酸鹽、4-三氟甲基苯甲胺氫溴酸鹽或4-三氟甲基苯甲胺鹽酸鹽中的一種或多種。

9、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑選自非極性溶劑或極性較弱的溶劑，且不能溶解鈣鈦礦薄膜。

10、更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑選自異丙醇(ipa)和/或氯苯。

11、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述材料x與所述材料y的濃度均不高于50mm。

12、通過采用上述技術(shù)方案，試劑a和試劑b的濃度過高會(huì)導(dǎo)致鈣鈦礦薄膜表面存在較厚的2d/3d鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，阻礙電荷傳輸。

13、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)樣品包括二維鈣鈦礦和三維鈣鈦礦；

14、所述三維鈣鈦礦的化學(xué)組成，如式(ⅰ)所示：abx3；所述二維鈣鈦礦包括rp型和/或dj型，所述rp型二維鈣鈦礦的化學(xué)組成，如式(ⅱ)所示：r2an-1bnx3n+1；所述dj型二維鈣鈦礦的化學(xué)組成，如式(ⅲ)所示：dan-1bnx3n+1；

15、式(ⅰ)～(ⅲ)中，所述a為一價(jià)陽離子，所述b為二價(jià)陽離子，所述x為一價(jià)陰離子，所述n為正整數(shù)，所述r為一價(jià)二維配體陽離子，所述d為二價(jià)二維配體陽離子。

16、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述a選自甲脒離子(fa+)、甲胺離子(ma+)、二甲胺離子(dma+)或銫離子(cs+)中的至少一種；所述b選自鉛離子(pb2+)和/或錫離子(sn2+)；所述x選自溴離子(br-)、碘離子(i-)、硫氰酸根離子(scn-)、氯離子(cl-)或甲酸離子中的至少一種。

17、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述后處理方法選自旋涂、刮涂、狹縫涂布、噴涂、浸泡中的一種或多種。

18、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述調(diào)控方法選自旋涂、刮涂、狹縫涂布、噴涂、浸泡中的一種或多種。

19、本發(fā)明提供的基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

20、(1)本發(fā)明的后處理方法能夠改變鈣鈦礦薄膜表面形貌，提高薄膜質(zhì)量。

21、(2)本發(fā)明的后處理方法能有效改善傳統(tǒng)2d處理方法導(dǎo)致的鈣鈦礦表界面載流子輸運(yùn)受阻的問題，從而改善電荷輸運(yùn)能力，進(jìn)而提高鈣鈦礦太陽能電池效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，其特征在于，所述材料x選自苯甲胺鹵化物和/或苯乙胺鹵化物；所述材料y選自4-三氟甲基苯甲胺鹵化物和/或4-三氟甲基苯乙胺鹵化物。

3.如權(quán)利要求2所述的基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，其特征在于，所述材料x選自苯乙胺氫碘酸鹽、苯乙胺鹽酸鹽、苯乙胺氫溴酸鹽、苯甲胺鹽酸鹽、苯甲胺氫溴酸鹽、苯甲胺氫碘酸鹽中的一種或多種；

4.如權(quán)利要求1所述的基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自異丙醇和/或氯苯。

5.如權(quán)利要求4所述的基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，其特征在于，所述材料x與所述材料y的濃度均不高于50mm。

6.如權(quán)利要求1所述的基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，其特征在于，所述鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)樣品包括二維鈣鈦礦和三維鈣鈦礦；

7.如權(quán)利要求6所述的基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，其特征在于，所述a選自甲脒離子、甲胺離子、銫離子中的至少一種；所述b選自鉛離子和/或錫離子；所述x選自溴離子、碘離子、硫氰酸根離子、氯離子或甲酸離子中的至少一種。

8.如權(quán)利要求1所述的基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，其特征在于，所述后處理方法選自旋涂、刮涂、狹縫涂布、噴涂、浸泡中的一種或多種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種基于不同極性二維配體修飾材料的鈣鈦礦表面順序后處理方法，涉及半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：步驟一、采用溶解于有機(jī)溶劑中的材料x處理三維鈣鈦礦表面，制備鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)樣品；步驟二、采用溶解于有機(jī)溶劑中的材料y對(duì)步驟一的樣品進(jìn)行二次處理，得到表面最終修飾后的鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)薄膜樣品；所述材料x的極性小于所述材料y的極性，所述材料y其分子或離子的偶極矩不低于4德拜；所述有機(jī)溶劑在常溫常壓下為液相。本發(fā)明的修飾方法能減弱傳統(tǒng)2D處理方法導(dǎo)致的鈣鈦礦表界面載流子輸運(yùn)受阻的問題，從而改善電荷輸運(yùn)能力，進(jìn)而提高鈣鈦礦太陽能電池器件的效率。

技術(shù)研發(fā)人員：卜童樂,柯秉燦,蔣瑞軒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15