一种大面积钙钛矿太阳电池复合光吸收层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种三维钙钛矿型光吸收材料薄膜和新型二维钙钛矿型光吸收材料薄膜组成的钙钛矿太阳电池复合光吸收层及其制备方法。三维钙钛矿型光吸收材料薄膜涂布在光吸收层骨架上，二维钙钛矿型光吸收材料薄膜涂布在三维钙钛矿型光吸收材料薄膜上，同时作为空穴传输层。二维钙钛矿型光吸收材料薄膜组成为NMX4，其中,N为硫脲、双硫脲、二氨基硫脲或β‑氨基乙基异硫脲之一；M为Pb2+、Sn2+、Ge2+、Cu2+、Ni2+、Mn2+、Zn2+、Fe2+、Sb3+、Bi3+或其混合物；X为Cl‑、Br‑、I‑或其混合物。本发明专利技术采用钙钛矿复合光吸收层，能够稳定和提高光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三维钙钛矿型光吸收材料薄膜和新型二维钙钛矿型光吸收材料薄膜组成的钙钛矿太阳电池复合光吸收层及其制备方法，属于新能源和新材料领域。技术背景钙钛矿太阳电池目前光电转换效率已超过28%，未来可望达到50%，成为太阳电池行业的新希望。钙钛矿太阳电池通常是由透明导电玻璃、致密层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、金属背电极五部分组成。钙钛矿光吸收层的厚度一般为200-600nm，主要作用是吸收太阳光并产生电子-空穴对，并能高效传输电子-空穴对。钙钛矿光吸收材料典型分子式为AMX3，其中,A代表一价阳离子，通常为CH3NH3+、CH(NH2)2+或Cs+；M代表金属阳离子,通常为Pb2+、Sn2+或Ge2+；X代表阴离子,通常为Cl-、Br-、I-、CNS-或PF6-。目前国内外已对金属阳离子和卤素阴离子的研究比较透彻，而对一价阳离子的组成、结构和作用机制的研究才刚刚起步。如果一价阳离子分子比较大或是二胺结构的分子，三维钙钛矿晶体结构的高度对称性就容易被破坏，形成二维层状钙钛矿型光吸收材料，典型分子式为NMX4。研究发现二维层状钙钛矿型光吸收材料的光电转换性能不及常用的三维钙钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大面积钙钛矿太阳电池复合光吸收层，其特征在于由三维钙钛矿型光吸收材料薄膜和二维钙钛矿型光吸收材料薄膜组成钙钛矿太阳电池复合光吸收层，三维钙钛矿型光吸收材料薄膜涂布在光吸收层骨架上，厚度为100‑500nm；二维钙钛矿型光吸收材料薄膜涂布在三维钙钛矿型光吸收材料薄膜上，厚度为50‑200nm，同时作为空穴传输层；二维钙钛矿型光吸收材料薄膜和三维钙钛矿型光吸收材料薄膜的厚度比为1：2‑10；二层钙钛矿型光吸收材料薄膜中元素存在相互交换、扩散和渗透，在二层薄膜的接触区域形成复杂的过渡层，过渡层厚度为25‑100nm。

【技术特征摘要】
1.一种大面积钙钛矿太阳电池复合光吸收层，其特征在于由三维钙钛矿型光吸收材料薄膜和二维钙钛矿型光吸收材料薄膜组成钙钛矿太阳电池复合光吸收层，三维钙钛矿型光吸收材料薄膜涂布在光吸收层骨架上，厚度为100-500nm；二维钙钛矿型光吸收材料薄膜涂布在三维钙钛矿型光吸收材料薄膜上，厚度为50-200nm，同时作为空穴传输层；二维钙钛矿型光吸收材料薄膜和三维钙钛矿型光吸收材料薄膜的厚度比为1：2-10；二层钙钛矿型光吸收材料薄膜中元素存在相互交换、扩散和渗透，在二层薄膜的接触区域形成复杂的过渡层，过渡层厚度为25-100nm。2.如权利要求1所述大面积钙钛矿太阳电池复合光吸收层，其特征在于三维钙钛矿型光吸收材料薄膜组成为AMX3，其中,A为CH3NH3+、CH(NH2)2+、Cs+或其混合物；M为Pb2+、Sn2+、Ge2+、Cu2+、Ni2+、Mn2+、Zn2+、Fe2+或其混合物；X为Cl-、Br-、I-、CNS-、PF6-或其混合物。3.如权利要求1所述大面积钙钛矿太阳电池复合光吸收层，其特征在于二维钙钛矿型光吸收材料薄膜组成为NMX4，其中,N为硫脲、双硫脲、二氨基硫脲或β-氨基乙基异硫脲之一；M为Pb2+、Sn2+、Ge2+、Cu2+、Ni2+、Mn2+、Zn2+、Fe2+或其混合物；X为Cl-、Br-、I-或其混合物。4.一种大面积钙钛矿太阳电池复合光吸收层的制备方法，包括三维钙钛矿型光吸收材料薄膜制备、二维钙钛矿型光吸收材料和薄膜制备、复合光吸收层制备和评价三部分，技术方案包括以下步骤：（1）将三维钙钛矿型光吸收材料溶解在极性有机溶剂中，用素烧陶瓷漏斗精密过滤，形成质量百分浓度10%-20%的光吸收材料溶液，用不锈钢线棒涂布器将光吸收材料溶液涂布在光吸收层骨架上，溶剂挥发后形成厚度为100-500nm的三维钙钛矿型光吸收材料结晶薄膜，所述极性有机溶剂为二甲基甲酰胺、γ-丁内酯、二甲基亚砜或其混合物；所述光吸收层骨架是在100mm×100mm的FTO导电玻璃衬底上涂布厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建生，佟玉洁，王少杰，
申请(专利权)人：天津市职业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12