钙钛矿光敏层及其制备方法、钙钛矿电池技术

本发明专利技术涉及光伏领域，具体涉及一种钙钛矿光敏层的制备方法。其包括如下步骤：提供涂覆液；所述涂覆液为含有胺盐化合物的钙钛矿溶液；所述胺盐化合物为弱酸与甲胺结合的化合物；将所述涂覆液涂覆在基底上，形成液膜；对带有所述液膜的基底进行抽气结晶；对抽气结晶后的基底进行胺钝化处理；对胺钝化处理后的基底进行退火。上述钙钛矿光敏层的制备方法，在钙钛矿溶液中添加胺盐化合物，然后经抽气结晶、胺钝化处理、以及退火过程，形成的钙钛矿光敏层，钙钛矿晶体的结晶性较好，薄膜晶粒致密，缺陷少；也即形成的钙钛矿光敏层的质量较高，进而使钙钛矿电池的光电转换效率以及稳定性提高。本发明专利技术还公开了一种钙钛矿光敏层以及钙钛矿电池。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿光敏层及其制备方法、钙钛矿电池
本专利技术涉及光伏
，特别是涉及一种钙钛矿光敏层及其制备方法、钙钛矿电池。
技术介绍
钙钛矿电池以其优异的光电性能，成为研究的热点。钙钛矿电池一般包括第一电极、空穴传输层、钙钛矿光敏层、电子传输层、以及第二电极。钙钛矿光敏层是钙钛矿电池的核心层。但是，目前由于钙钛矿光敏层的性能不足，导致钙钛矿电池的光电转换效率以及稳定性较差。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有的钙钛矿电池光电转换效率以及稳定性较差的缺点，提供一种可以提高光电转换效果以及稳定性的钙钛矿光敏层的制备方法。一种钙钛矿光敏层的制备方法，包括如下步骤：提供涂覆液；所述涂覆液为含有胺盐化合物的钙钛矿溶液；所述胺盐化合物为弱酸与甲胺结合的化合物；将所述涂覆液涂覆在基底上，形成液膜；对带有所述液膜的基底进行抽气结晶；对抽气结晶后的基底进行胺钝化处理；对胺钝化处理后的基底进行退火。上述钙钛矿光敏层的制备方法，在钙钛矿溶液中添加胺盐化合物，然后经抽气结晶、胺钝化处理、以及退火过程，形成的钙钛矿光敏层，钙钛矿晶体的结晶性较好，薄膜晶粒致密，缺陷少；也即形成的钙钛矿光敏层的质量较高，进而使钙钛矿电池的光电转换效率以及稳定性提高。在其中一个实施例中，在进行胺钝化处理之前，还包括对抽气结晶后的基底进行加热；所述加热的温度为50℃～200℃，所述加热的时间为5min～60min。在其中一个实施例中，在所述抽气结晶时，抽真空的速率为15L/s～70L/s。在其中一个实施例中，所述抽气结晶与所述胺钝化处理在同一腔室内进行。在其中一个实施例中，所述退火的温度为50℃～200℃，所述退火的时间为5min～60min。在其中一个实施例中，所述胺盐化合物选自醋酸甲胺、碳酸甲胺、柠檬酸甲胺、乳酸甲胺、苯甲酸甲胺、或丙酸甲胺中的一种或几种。在其中一个实施例中，在所述涂覆液中，所述胺盐化合物的浓度为0.1mol/L～4mol/L。本专利技术还提供了一种钙钛矿光敏层。一种钙钛矿光敏层，所述钙钛矿光敏层通过本专利技术所提供的制备方法获得。上述钙钛矿光敏层，由于采用本专利技术所提供的制备方法获得，形成的钙钛矿光敏层，钙钛矿晶体的结晶性较好，薄膜晶粒致密，缺陷少；也即形成的钙钛矿光敏层的质量较高，进而使钙钛矿电池的光电转换效率以及稳定性提高。本专利技术还提供了一种钙钛矿电池。一种钙钛矿电池，包括本专利技术所提供的钙钛矿光敏层。上述钙钛矿电池，由于采用本专利技术所提供的钙钛矿光敏层，故而提高了光电转换效率，同时还提高了钙钛矿电池的稳定性。附图说明图1为钙钛矿电池的结构示意图。图2为钙钛矿光敏层A1的SEM图。图3为钙钛矿光敏层A2的SEM图。图4为钙钛矿光敏层D1的SEM图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一种钙钛矿光敏层的制备方法，包括如下步骤：S1、提供涂覆液；所述涂覆液为含有胺盐化合物的钙钛矿溶液；S2、将所述涂覆液涂覆在基底上，形成液膜；S3、对带有所述液膜的基底进行抽气结晶；S4、对抽气结晶后的基底进行胺钝化处理；S5、对胺钝化处理后的基底进行退火。其中，在步骤S1中，涂覆液为含有胺盐化合物的钙钛矿溶液；也就是说，在钙钛矿溶液中添加有胺盐化合物。在钙钛矿溶液中添加胺盐化合物，可以有效改善钙钛矿的结晶过程，进而提高形成的钙钛矿光敏层的质量。钙钛矿溶液中的溶质为钙钛矿材料，溶剂一般采用DMF、DMSO或GBL等。钙钛矿材料具有ABX3型的结构，钙钛矿材料的晶体结构可以是立方晶格、棱面体结构(三方晶系)、亦或正交结构。优选地，ABX3型的结构中的A代表CH3NH3+(MA)、NH2CH＝NH2+(FA)、Cs、或Rb中的一种或几种；B代表Pb、或Sn中的一种或几种；X代表卤素或拟卤素；卤素选自Cl、Br或I；拟卤素选自CN、硫氰根(SCN)、氧氰根(OCN)、或硒氰根(SeCN)等。更优选地，钙钛矿材料的通式为MAxFA1-xPbI3-aBra、MAxFA1-xPbI3-bClb、或MAxFA1-xPbBr3-cClc；其中，x取值0～1，a、b、c均取值0～3。在涂覆液中，钙钛矿材料的浓度一般优选为0.1mol/L～2mol/L。这样可以进一步提高钙钛矿光敏层的质量。在步骤S1中，胺盐化合物为弱酸与甲胺结合的化合物；也就是说，胺盐化合物是弱酸与甲胺通过酸碱反应结合而形成的化合物。在本专利技术中，弱酸是指其电离常数(Ka)小于0.0001(即酸度系数pKa大于4)的酸。优选地，胺盐化合物选自醋酸甲胺(即醋酸与甲胺结合的化合物)、碳酸甲胺(即碳酸与甲胺结合的化合物)、柠檬酸甲胺(即柠檬酸与甲胺结合的化合物)、乳酸甲胺(即乳酸与甲胺结合的化合物)、苯甲酸甲胺(即苯甲酸与甲胺结合的化合物)、或丙酸甲胺(即丙酸与甲胺结合的化合物)中的一种或几种。当然，可以理解的是，本专利技术的胺盐化合物并不局限于上述化合物，还可以其它弱酸与甲胺结合的化合物。优选地，在涂覆液中，胺盐化合物的浓度为0.1mol/L～4mol/L。其中，在步骤S2中，涂覆采用涂布机进行涂布。当然，可以理解的是，本专利技术并不局限于此，还可以采用旋涂工艺。其中，在步骤S3中，抽气结晶的主要作用是，使液膜中至少大部分的溶剂挥发而逸出，使钙钛矿材料至少大部分结晶。优选地，在抽气结晶时，抽真空的速率为15L/s～70L/s。这样可以进一步提高钙钛矿光敏层的质量。同时还可以降低抽真空装置的设备要求(例如可以采用普通无油真空泵即可实现)。其中，在步骤S4中，胺钝化处理的主要作用是，通过胺的作用，对钙钛矿薄膜进行表面修饰，进一步降低钙钛矿薄膜的缺陷态。在本专利技术中，胺钝化处理还可以起到去除胺盐化合物的作用。优选地，采用甲胺气体进行胺钝化处理。进一步优选地，处理时间为20s～120s。在一实施方式中，抽气结晶(即步骤S3)与胺钝化处理(即步骤S4)在同一腔室内进行。这样在进行完步骤S3后，直接在同一腔室内进行步骤S4，不用将基底移出抽气腔室，这样避免钙钛矿层与空气中的水氧接触，从而使在钙钛矿光敏层形成过程中减少了水氧侵蚀，从而使得到钙钛矿光敏层的质量更好，同时稳定性更优。在另一实施方式中，在进行胺钝化处理之前，还包括对抽气结晶后的基底进行加热；也就是在步骤S4与步骤S3之间增加基底加热步骤。优选地，加热的温度为50℃～200℃，加热的时间为5min～60min。其中，在步骤S5中，优选地，退火的温度为50℃～200℃，退火的时间为5min～60min。上述钙钛矿光敏层的制备方法，钙钛矿层的大部分保持原来的钙钛矿层性质，钙钛矿层表面薄薄的一层的性质反生了转变，进而使制备得到的钙钛矿光敏层性能较优，进而可以使钙钛矿电池的填充因子提高，进而提高了光电转换效率，同时还提高了钙钛矿电池的稳定性。本专利技术还提供了一种钙钛矿光敏层。一种钙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿光敏层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供涂覆液；所述涂覆液为含有胺盐化合物的钙钛矿溶液；所述胺盐化合物为弱酸与甲胺结合的化合物；将所述涂覆液涂覆在基底上，形成液膜；对带有所述液膜的基底进行抽气结晶；对抽气结晶后的基底进行胺钝化处理；对胺钝化处理后的基底进行退火。

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿光敏层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供涂覆液；所述涂覆液为含有胺盐化合物的钙钛矿溶液；所述胺盐化合物为弱酸与甲胺结合的化合物；将所述涂覆液涂覆在基底上，形成液膜；对带有所述液膜的基底进行抽气结晶；对抽气结晶后的基底进行胺钝化处理；对胺钝化处理后的基底进行退火。2.根据权利要求1所述的钙钛矿光敏层的制备方法，其特征在于，在进行胺钝化处理之前，还包括对抽气结晶后的基底进行加热；所述加热的温度为50℃～200℃，所述加热的时间为5min～60min。3.根据权利要求1所述的钙钛矿光敏层的制备方法，其特征在于，在所述抽气结晶时，抽真空的速率为15L/s～70L/s。4.根据权利要求1所述的钙钛矿光敏层的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：马英壮，蔡龙华，刘支赛，陈伟中，方主亮，葛文奇，田清勇，范斌，
申请(专利权)人：苏州协鑫纳米科技有限公司，苏州协鑫能源技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32