用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂的选择方法以及系统与流程

本申请涉及太阳能电池，具体涉及一种用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂的选择方法、系统以及钙钛矿吸收层的制备方法。

背景技术：

1、钙钛矿作为一种光吸收材料用于太阳能电池中，在十几年的时间里，钙钛矿电池的能量转换效率已经达到了25.7％，接近了晶硅电池的水平，并且在未来的几年内很有可能突破30％。

2、目前针对钙钛矿电池效率提升的工作重点，主要集中在表面与界面钝化、缺陷控制和组分调控等方面的提高。而在对于溶剂对电池性能的影响以及溶剂对钙钛矿晶体的调节机制方面尚十分不足。通过溶剂法调控钙钛矿薄膜质量以及钙钛矿晶体尺寸，对未来几年内钙钛矿电池的效率提升中起到举足轻重的作用。

技术实现思路

1、针对上述问题，本申请提出了一种用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂的选择方法，针对钙钛矿前驱体溶剂与不同的反溶剂进行互溶性测算，选择hd≤10mpa1/2，dn<20kcal/mol的钙钛矿前驱体溶剂与反溶剂组合，通过调节钙钛矿前驱体溶剂分子与反溶剂分子之间的分子间作用力的强弱，可以调控钙钛矿析出速率，以及钙钛矿晶体生长时间，最终得到最佳的钙钛矿晶体的尺寸和形貌。

2、本申请提供一种用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂的选择方法，包括：

3、根据钙钛矿前驱体溶剂，

4、确定候选反溶剂，

5、获得候选反溶剂分子和钙钛矿前驱体溶剂分子之间的汉森距离hd，以及候选反溶剂的供体数dn，

6、选择hd≤10mpa1/2且dn<20kcal/mol的反溶剂作为用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂。

7、进一步地，所述方法还包括：

8、当形成的钙钛矿吸收层为有机钙钛矿或有机-无机钙钛矿时，

9、选取沸点不高于170℃的反溶剂作为用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂。当形成的钙钛矿吸收层为无机钙钛矿时，

10、选取沸点在不高于220℃之间的反溶剂作为用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂。

11、沸点不高于170℃的反溶剂和沸点不高于220℃的反溶剂，在反溶剂单一时指反溶剂自身的沸点范围，对于混合的反溶剂，指的是按照混合反溶剂的沸点计算公式计算出的混合反溶剂的沸点在上述范围内，混合反溶剂的沸点计算公式：其中，tb-mix为m种反溶剂混合后的沸点，nx为反溶剂x的物质的量分数，tbx为反溶剂x的沸点。且混合反溶剂中每一种反溶剂均满足hd≤10mpa1/2且dn<20kcal/mol的条件。

12、进一步地，所述方法还包括：选取粘度不大于1.5mpa·s的反溶剂作为用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂。

13、本申请还提供一种用于选择制备钙钛矿吸收层的反溶剂的系统，包括：

14、第一模块，其为钙钛矿前驱体溶剂库，其用于选择钙钛矿前驱体溶剂，

15、第二模块，其为反溶剂库，其用于提供候选反溶剂，

16、第三模块，其用于获得候选反溶剂分子和钙钛矿前驱体溶剂分子之间的汉森距离hd；

17、第四模块，其用于获得候选反溶剂的供体数dn；

18、第五模块，其用于筛选出hd≤10mpa1/2且dn<20kcal/mol的反溶剂作为用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂。

19、进一步地，所述系统还包括：

20、第六模块，其为反溶剂沸点库，当形成的钙钛矿吸收层为有机钙钛矿或有机-无机钙钛矿时，选取沸点不高于170℃的反溶剂作为用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂；当形成的钙钛矿吸收层为无机钙钛矿时，选取沸点在不高于220℃之间的反溶剂作为用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂。

21、进一步地，所述系统还包括：

22、第七模块，其为反溶剂粘度数据库，其用于选取粘度不大于1.5mpa·s的反溶剂作为用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂。

23、进一步地，所述系统还包括：第八模块，其用于给反溶剂打分后排序。

24、进一步地，所述hd通过如下公式计算：

25、hd2＝4(δd1-δd2)2+(δp1-δp2)2+(δh1-δh2)2

26、δd1为钛矿前驱体溶剂分子的非极性作用力，δp1为钛矿前驱体溶剂分子的极性作用力，δh1为钛矿前驱体溶剂分子的氢键作用力；

27、δd2为反溶剂分子的非极性作用力，δp2反溶剂分子的极性作用力，δh2反溶剂分子的氢键作用力。

28、进一步地，所述dn通过核磁共振光谱(nmr)测试计算出来，或所述dn(kcal/mo1)是通过测量溶剂与标准路易斯酸sbcl5室温下在1，2-二氯乙烷(dce)中反应的等摩尔量的负焓来确定的：

29、solvent：+sbcl5→[solvent→sbcl5]+δhadduct

30、solvent：+dce→s(dce)+δhmix

31、dn＝-δhdonor＝δhadduct-δhmix

32、本申请还提供一种钙钛矿吸收层的制备方法，包括如下步骤：

33、提供钙钛矿前驱体以及钙钛矿前驱体溶剂；

34、通过前述方法筛选反溶剂；

35、通过反溶剂法制备钙钛矿吸收层。

36、本申请提供的用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂的选择方法，在制备钙钛矿吸收层时，首先确定了钙钛矿前驱体溶剂，然后通过该钙钛矿前驱体溶剂与不同的反溶剂进行互溶性测算，选择hd≤10mpa1/2，dn＜20kcal/mol的钙钛矿前驱体溶剂与反溶剂组合。所述钙钛矿前驱体溶剂与反溶剂互溶，通过控制反溶剂的类型，可以调节反溶剂与钙钛矿前驱体溶剂之间的分子作用力，从而可以调节钙钛矿的析出速率和钙钛矿晶体的生长时间，从而可以得到最优的钙钛矿晶体尺寸。同时，该方法有针对性的进行反溶剂的选择，避免了试错法造成的时间和物料的浪费。

技术特征：

1.一种用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂的选择方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：选取粘度不大于1.5mpa·s的反溶剂作为用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂。

4.一种用于选择制备钙钛矿吸收层的反溶剂的系统，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第八模块，其用于给反溶剂打分后排序。

8.根据权利要求1所述的方法或权利要求4所述的系统，其特征在于，所述hd通过如下公式计算：

9.根据权利要求1所述的方法或权利要求4所述的系统，其特征在于，所述dn通过核磁共振光谱(nmr)测试计算出来，或所述dn是通过测量溶剂与标准路易斯酸sbcl5室温下在1，2-二氯乙烷(dce)中反应的等摩尔量的负焓来确定的：

10.一种钙钛矿吸收层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本申请公开了一种用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂的选择方法，包括：根据钙钛矿前驱体溶剂，确定候选反溶剂，计算候选反溶剂分子和钙钛矿前驱体溶剂分子之间的汉森距离HD，以及候选反溶剂的供体数DN，选择HD≤10MPa1/2且DN<20kcal/mol的反溶剂作为用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂。本申请所述的用于制备钙钛矿吸收层的反溶剂的选择方法，针对钙钛矿前驱体溶剂与不同的反溶剂进行互溶性测算，选择反溶剂满足HD≤10MPa1/2，DN<20kcal/mol的钙钛矿前驱体溶剂与反溶剂组合，通过调节钙钛矿前驱体溶剂分子与反溶剂分子之间的分子间作用力的强弱，可以调控钙钛矿析出速率，以及钙钛矿晶体生长时间，最终得到最佳的钙钛矿晶体的尺寸和形貌。技术研发人员：王静,吴兆,解俊杰受保护的技术使用者：隆基绿能科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13