一种蒸气辅助制备钙钛矿太阳能电池的方法技术

本发明专利技术公开了一种蒸气辅助制备钙钛矿太阳能电池的方法。包括以下步骤：将基底通过基片清洗工艺洗涤，氮气吹干，并通过UV照射；在基底上蒸镀电子传输层；在电子传输层上蒸镀PbI2，然后加热使FA/MA分子升华到PbI2表面反应形成钙钛矿晶体；140～160℃退火10～30min得到钙钛矿吸光层；在钙钛矿吸光层上旋涂溶液Spiro‑OMeTAD制得空穴传输层；在空穴传输层上蒸镀金属对电极，最终制得钙钛矿太阳能电池。本发明专利技术工艺特殊，在两步法制备钙钛矿吸光层时，使用蒸汽辅助法制备钙钛矿吸光层使得到的钙钛矿薄膜更加均匀，孔洞减少，提高了成膜质量，从而提高电池的光电转化效率。

A method for the preparation of perovskite solar cells by steam assisted preparation

The invention discloses a method for the preparation of a perovskite solar cell by steam auxiliary. The substrate comprises the following steps: substrate cleaning and washing process, dried with nitrogen, and by UV irradiation; electron transport layer plating on the substrate coated with PbI2 steam; steam in the electron transport layer, and then heated to FA/MA molecules on the surface of PbI2 sublimation reaction to form perovskite crystal; 140 ~ 160 C annealing 10 ~ 30min absorption layer perovskite; perovskite in the light absorbing layer on the spin coating solution Spiro OMeTAD prepared hole transport layer; depositing metal on the electrode in the hole transport layer, finally prepared perovskite solar cell. The process is special. When preparing the perovskite absorbance layer by the two step method, the perovskite absorption layer is prepared by steam assisted method, resulting in more uniform Perovskite Thin Film and reduced pore size, which improves the quality of film formation, thereby improving the photoelectric conversion efficiency of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种蒸气辅助制备钙钛矿太阳能电池的方法
本专利技术涉及太阳能电池领域，特别涉及一种蒸气辅助制备钙钛矿太阳能电池模块的方法。
技术介绍
能源是社会和经济发展的重要基础条件，迄今为止人类社会发展主要依赖于化石能源。但化石能源终究会枯竭。另外燃烧化石能源带来的环境污染，雾霾天气和温室效严重威胁人类社会的可持续发展。太阳能电池能利用太阳能直接转化成电能，可为人类社会的发展提供取之不尽用之不竭的清洁能源，是人类社会应对能源危机，解决环境问题，寻求可持续发展的重要对策。钙钛矿太阳能电池具有光电转换效率高，成本低，制备工艺简单等优势，是目前最具前景的新兴光伏器件。典型的钙钛矿结构自光阳极至光阴极依次是：导电玻璃、电子传输材料、钙钛矿、空穴传输层、金属对电极。其中钙钛矿作为一种吸光材料，具有消光系数高，对可见光吸收能力强，并且具有良好的双极输运能力。钙钛矿薄膜的成膜质量是制约电池效率提高、稳定性乃至大面积应用的重要因素。现有制备钙钛矿吸光层的方式主要是旋涂成膜，在制备小面积电池时容易获得较高效率，但当增加成膜面积，制备大面积电池时，传统的旋涂法会出现许多问题，比如成膜不均匀，孔洞较多等等，导致电池效率严重下降。从而制约钙钛矿太阳能电池的商业化进程。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法。为达到上述目的，采用技术方案如下：钙钛矿太阳能电池模块的制备方法，包括以下步骤：1)将基底通过基片清洗工艺洗涤，氮气吹干，并通过UV照射；2)在基底上蒸镀电子传输层；3)在电子传输层上蒸镀PbI2，然后加热使FA/MA分子升华到PbI2表面反应形成钙钛矿晶体；140～160℃退火10～30min得到钙钛矿吸光层；4)在钙钛矿吸光层上旋涂溶液Spiro-OMeTAD制得空穴传输层；5)在空穴传输层上蒸镀金属对电极，最终制得钙钛矿太阳能电池。按上述方案，所述电子传输层厚度为10～30nm；所述钙钛矿吸光层厚度为300～500nm；所述空穴传输层厚度为150～250nm；所述金属对电极厚度为70～100nm。按上述方案，步骤1所述基底为透明玻璃基底、柔性PET基底中的一种。按上述方案，步骤2电子传输层选自TiO2、SnO2、ZnO、C60中的一种。按上述方案，步骤3所述FA/MA为MAI、FAI、MABr、FABr中的一种或混合。按上述方案，步骤3所述钙钛矿晶体为MAxFA1-xPbIyBr3-y；其中，0＜x＜1；0＜y＜3。按上述方案，步骤4旋涂转速为3000～4000rpm。按上述方案，步骤5金属对电极为Au电极、Ag电极、复合导电碳浆电极的一种。本专利技术有益效果如下：本专利技术工艺特殊，在两步法制备钙钛矿吸光层时，使用蒸汽辅助法制备钙钛矿吸光层使得到的钙钛矿薄膜更加均匀，孔洞减少，提高了成膜质量，从而提高电池的光电转化效率。此法可以在制备大面积钙钛矿太阳能电池中得到应用，具有良好的应用前景。附图说明图1：本专利技术制得钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图。图2：实施例1制得钙钛矿吸光层X射线衍射图。具体实施方式以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案，但不作为对本专利技术保护范围的限制。取一片干净的ITO导电玻璃，使用激光刻蚀；分别用肥皂水、纯水、乙醇超声清洗10分钟后，氮气吹干，得到导电玻璃基底；将导电玻璃基底通过UV照射后蒸镀C60作电子传输层，厚度为14nm；在有电子传输层的导电基底上蒸镀PbI2，厚度为180nm；在另一片普通玻璃上涂满FAI，镀层PbI2相对放置于其上，保持一定的距离，在抽真空热台上170℃加热30min，使FAI分子升华到PbI2镀层表面反应生成FAPbI3；并在160℃热台上烧结10min，制成钙钛矿吸光层；在所得钙钛矿吸光层上旋涂Spiro-OMeTAD，转速为3000rpm，作空穴传输层；在所得空穴传输层上蒸镀Au对电极，得到钙钛矿太阳能电池。如图1所示，本实施例制得钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图。制得钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图。开路电压为736mV，短路电流为17.61mA/cm2，填充因子为0.423，光电转化效率为5.48％。如图2所示，本实施例钙钛矿吸光层X射线衍射图。虚线为蒸镀PbI2，实线为实施例1制得的钙钛矿。图中，在12.6°、25.9°、38.6°处为PbI2的衍射峰，在14°、20°、24.1°、28°处为α-FAPbI3的衍射峰。表明在实例1中通过蒸汽辅助法将PbI2转变成了FAPbI3，成功地制得了钙钛矿。本文档来自技高网...

【技术保护点】
钙钛矿太阳能电池模块的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将基底通过基片清洗工艺洗涤，氮气吹干，并通过UV照射；2)在基底上蒸镀电子传输层；3)在电子传输层上蒸镀PbI2，然后加热使FA/MA分子升华到PbI2表面反应形成钙钛矿晶体；140～160℃退火10～30min得到钙钛矿吸光层；4)在钙钛矿吸光层上旋涂溶液Spiro‑OMeTAD制得空穴传输层；5)在空穴传输层上蒸镀金属对电极，最终制得钙钛矿太阳能电池。

【技术特征摘要】
1.钙钛矿太阳能电池模块的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将基底通过基片清洗工艺洗涤，氮气吹干，并通过UV照射；2)在基底上蒸镀电子传输层；3)在电子传输层上蒸镀PbI2，然后加热使FA/MA分子升华到PbI2表面反应形成钙钛矿晶体；140～160℃退火10～30min得到钙钛矿吸光层；4)在钙钛矿吸光层上旋涂溶液Spiro-OMeTAD制得空穴传输层；5)在空穴传输层上蒸镀金属对电极，最终制得钙钛矿太阳能电池。2.如权利要求1所述钙钛矿太阳能电池模块的制备方法，其特征在于所述电子传输层厚度为10～30nm；所述钙钛矿吸光层厚度为300～500nm；所述空穴传输层厚度为150～250nm；所述金属对电极厚度为70～100nm。3.如权利要求1所述钙钛矿太阳能电池模块的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭勇，肖达，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42