一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能钙钛矿太阳能电池，包括衬底、电子传输层、界面修饰层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和对电极，其中所述界面修饰层采用的修饰材料为铯盐，所述钙钛矿光吸收层采用气相辅助溶液法制备。本发明专利技术还公开了该高性能钙钛矿太阳能电池的制备方法。该太阳能电池光电转换效率高，稳定性好，且制备方法简单，成本低，能够进行规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种高性能钙钛矿太阳能电池，包括衬底、电子传输层、界面修饰层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和对电极，其中所述界面修饰层采用的修饰材料为铯盐，所述钙钛矿光吸收层采用气相辅助溶液法制备。本专利技术还公开了该高性能钙钛矿太阳能电池的制备方法。该太阳能电池光电转换效率高，稳定性好，且制备方法简单，成本低，能够进行规模化生产。【专利说明】
:本专利技术涉及电池
，具体的涉及一种高性能钙钛矿太阳能电池。
技术介绍
:随着人类对能源需求的大幅增长和化石能源造成的严重环境污染，以及化石能源的不断枯竭，能源问题已成为全人类面临的问题。太阳能是一种清洁、安全且取之不尽的能源，有效利用太阳能对缓解能源危机和保护环境，推动经济发展具有重要意义。钙钛矿型太阳能电池以其低成本、制备工艺简单等优点受到全世界科学研究者的广泛关注，成为最具潜力的可再生能源之一。但是钙钛矿薄膜太阳能电池由于其薄膜厚度、材料特性以及制备工艺的限制，其厚度通常在几百纳米左右，在一定程度上制约了其对可见光的吸收，影响其电流密度的提高。
技术实现思路
:本专利技术的目的是提供一种高性能钙钛矿太阳能电池，该太阳能电池的钙钛矿光吸收层晶界少、表面粗糙度小，质量高，制得的太阳能电池光电转换效率高，稳定性好。本专利技术的另一个目的是提供该高性能钙钛矿太阳能电池的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:—种高性能钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括衬底、电子传输层、界面修饰层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和对电极，其中所述界面修饰层采用的修饰材料为铯盐，所述钙钛矿光吸收层采用气相辅助溶液法制备。一种尚性能f丐钦矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:(I)使用丙酮、乙醇、去离子水分别超声FTO衬底10-15min，然后烘干待用；(2)将(6，6)_苯基-C61-丁酸甲酯旋涂到干净的FTO衬底上，得到电子传输层；(3)在电子传输层上旋涂铯盐溶液，旋涂的转速为1000-3000rpm，然后在50-60°C下加热10-20min，得到界面修饰层；(4)将PbX2前驱体溶液旋涂在界面修饰层上，然后在70-100°C下加热10_25min，自然冷却后与碘化物粉末一起置于真空干燥箱内，在压强为10-20KPa，温度为150-170°C下，加热碘化物粉末，蒸发后与PbX2薄膜反应50-120min，生成钙钛矿，自然冷却后用异丙醇进行清洗，最后在150-170°(:下干燥15-301^11，得到钙钛矿光吸收层；(5)将空穴传输材料旋涂到钙钛矿光吸收层上，旋涂的速度为3000-4000rpm，得到空穴传输层；(6)在真空条件下，在空穴传输层上蒸镀金属材料作为对电极，获得高性能太阳能电池。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述电子传输层的厚度为30-50nm。作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述铯盐溶液中的铯盐选自下列中的一种或多种:碳酸铯、醋酸铯、碘化铯或氯化铯，溶剂为醇类试剂。作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述PbX2前驱体溶液的溶剂为N，N_二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ -丁内酯、N，N-二甲基乙酰胺中的一种，所述PbX2前驱体溶液中PbX2的浓度为400-500mg/mL。作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述空穴传输层材料为P3HT、PCPDTBT、PCDTBT、PTAA、TPD、PD 1、PCBM中的一种。作为上述技术方案的优选，步骤(6)中，所述金属材料为Au、Ag中的一种。作为上述技术方案的优选，步骤(6)中，所述对电极的厚度为60-100nm。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术采用气相辅助溶液法制备钙钛矿光吸收层，并合理控制工艺条件，制得的钙钛矿薄膜无针孔、晶粒大、晶界少、表面粗糙度小，同时对钙钛矿层和电子传输层的界面采用铯盐修饰，大大提高了电子和空穴的传输速率，提高了钙钛矿光吸收层的质量，制得的太阳能电池光电转换效率高，稳定性好。【具体实施方式】:为了更好的理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进一步说明，实施例只用于解释本专利技术，不会对本专利技术构成任何的限定。实施例1—种高性能钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:(I)使用丙酮、乙醇、去离子水分别超声FTO衬底lOmin，然后烘干待用；(2)将(6，6)_苯基-C61-丁酸甲酯旋涂到干净的FTO衬底上，得到厚度为30nm的电子传输层；(3)在电子传输层上旋涂碳酸铯溶液，旋涂的转速为100rpm，然后在50-60 V下加热1min，得到界面修饰层；(4)将浓度为400mg/mL的PbU9N，N-二甲基甲酰胺溶液旋涂在界面修饰层上，然后在70°C下加热lOmin，自然冷却后与碘化物粉末一起置于真空干燥箱内，在压强为10-20KPa，温度为150 V下，加热碘化物粉末，蒸发后与PbI2薄膜反应50min，生成钙钛矿，自然冷却后用异丙醇进行清洗，最后在150°C下干燥15min，得到钙钛矿光吸收层；(5)将P3HT溶液旋涂到钙钛矿光吸收层上，旋涂的速度为3000rpm，得到空穴传输层；(6)在真空条件下，在空穴传输层上蒸镀60nm厚的金电极，获得高性能太阳能电池。实施例2—种高性能钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:(I)使用丙酮、乙醇、去离子水分别超声FTO衬底15min，然后烘干待用；(2)将(6，6)_苯基-C61-丁酸甲酯旋涂到干净的FTO衬底上，得到厚度为50nm的电子传输层；(3)在电子传输层上旋涂醋酸铯溶液，旋涂的转速为3000rpm，然后在50-60 V下加热20min，得到界面修饰层；(4)将浓度为500mg/mL的PbI2的二甲基亚砜溶液旋涂在界面修饰层上，然后在100°C下加热25min，自然冷却后与碘化物粉末一起置于真空干燥箱内，在压强为10_20KPa，温度为170°C下，加热碘化物粉末，蒸发后与PbI2薄膜反应120min，生成钙钛矿，自然冷却后用异丙醇进行清洗，最后在170 V下干燥30min，得到钙钛矿光吸收层；(5)将PCBM溶液旋涂到钙钛矿光吸收层上，旋涂的速度为4000rpm，得到空穴传输层；(6)在真空条件下，在空穴传输层上蒸镀10nm厚的银电极，获得高性能太阳能电池。实施例3 一种高性能钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:(I)使用丙酮、乙醇、去离子水分别超声FTO衬底llmin，然后烘干待用；(2)将(6，6)_苯基-C61-丁酸甲酯旋涂到干净的FTO衬底上，得到厚度为35nm的电子传输层；(3)在电子传输层上旋涂醋酸铯溶液，旋涂的转速为1500rpm，然后在50-60 V下加热12min，得到界面修饰层；(4)将浓度为420mg/mL的PbBr2的N，N-二甲基甲酰胺溶液旋涂在界面修饰层上，然后在80°C下加热15min，自然冷却后与碘化物粉末一起置于真空干燥箱内，在压强为10-20KPa，温度为155 V下，加热碘化物粉末，蒸发后与PbBr2薄膜反应70min，生成钙钛矿，自然冷却后用异丙醇进行清洗，最后在155°C下干燥20min，得到钙钛矿光吸收层；(5)将PCPDTBT溶液旋涂到钙钛矿光吸收层上，旋涂的速度为3500rpm，得到空穴传输层;(6)在真空条件下，在空穴传输层上蒸镀70nm厚的金电极，获得高性能太本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池包括衬底、电子传输层、界面修饰层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和对电极，其中所述界面修饰层采用的修饰材料为铯盐，所述钙钛矿光吸收层采用气相辅助溶液法制备。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王文庆，
申请(专利权)人：东莞市联洲知识产权运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44