一种高短路电流、高转化效率的钙钛矿太阳能电池制备方法及产品技术

本发明专利技术涉及一种高短路电流、高转化效率的钙钛矿太阳能电池制备方法及产品，属于光伏技术领域，该方法中首先在空穴传输层上旋涂甲基碘化胺层，然后在甲基碘化胺层上旋涂MAPbI

A preparation method and product of perovskite solar cell with high short circuit current and high conversion efficiency

The invention relates to a preparation method and product of perovskite solar cell with high short-circuit current and high conversion efficiency, belonging to the technical field of photovoltaic. In the method, firstly spin coat methyliodide layer on the hole transmission layer, and then spin coat mapbi on the methyliodide layer

【技术实现步骤摘要】
一种高短路电流、高转化效率的钙钛矿太阳能电池制备方法及产品
本专利技术属于光伏
，具体涉及一种高短路电流、高转化效率的钙钛矿太阳能电池制备方法及产品。
技术介绍
太阳能电池作为一种新能源，具有安全可靠、无噪声、无污染、使用寿命长等优点，已成为各国在经济、军事装备上可持续发展战略的研究课题。太阳能电池经历了第一代为单晶硅和多晶硅，第二代为碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CuInGaSe)及非晶硅等薄膜材料的发展。尽管第一代和第二代太阳能电池在国民经济和国防军事领域产生了积极的作用，但是也面临着一些主要问题，其中，单晶硅纯度要求在99.999％，生产成本高，且硅基太阳能电池机械柔性差、重量重和体积大；而有的薄膜电池存在毒性大(如CdTe)，原材料稀缺等因素，限制了其大规模的应用。为了解决这些显著问题，不断降低成本和提高光电转换效率，科学家提出了第三代太阳能电池即有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池。近年来，钙钛矿层的卤化物浓度梯度被用于设计带隙调谐，以加速载体的提取。当使用卤化物元素浓度梯度时，价带的顶部会比传导带的底部受影响更大，这表明卤化物浓度梯度可以更快地将孔洞输送到空穴传输层。以往的研究已将卤化物离子转化为改变界面，形成卤化物浓度梯度，以提高钙钛矿太阳能的性能，但报道的方法是利用HBr的气化在钙钛矿层中形成Br浓度梯度，但这种方法复杂，不可控且高成本，不利于大规模生产。虽然获得的转化效率增加，但获得的短路电流密度比参考设备减少。目前在反式太阳能电池中，短路电流低，且难提升。专利技术内容有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种高短路电流、高转化效率的钙钛矿太阳能电池制备方法；目的之二在于提供一种高短路电流、高转化效率的钙钛矿太阳能电池。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种高短路电流、高转化效率的钙钛矿太阳能电池制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)对透明导电基底进行预处理；(2)在经步骤(1)处理后的透明导电基底上旋涂制备空穴传输层；(3)在步骤(2)中空穴传输层上界面修饰一步法旋涂制备MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层，所述界面修饰一步法旋涂制备MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层具体为：首先在步骤(2)中空穴传输层上旋涂甲基碘化胺层，然后将整体置于50-70℃下加热25-35s，再将MAPbI3-xClx的热前驱液旋涂在甲基碘化胺层上，最后放置30-60s后退火处理，制得MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层，其中，在所述MAPbI3-xClx的热前驱液旋涂结束前10-20s时，开始滴加萃取液至所述MAPbI3-xClx的热前驱液旋涂结束；(4)在步骤(3)中MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层上旋涂制备电子传输层；(5)在步骤(4)中电子传输层上蒸镀金属背电极，即可。进一步，步骤(1)中，所述透明导电基底为ITO；步骤(5)中，所述金属背电极为Ag。进一步，步骤(2)中，所述空穴传输层为PEDOT:PSS空穴传输层。进一步，旋涂制备PEDOT:PSS空穴传输层的方法具体为：将经0.22um针头式过滤器过滤后的PEDOT：PSS溶液滴加到透明导电基底上，然后以8000rpm的速度旋涂40s，最后在120℃下退火15min。进一步，步骤(3)中，所述甲基碘化胺层的旋涂方法具体为：将甲基碘化胺的二甲基亚砜溶液滴加到步骤(2)中空穴传输层上，然后以6000-8000rpm的速度旋涂40-60s；所述MAPbI3-xClx的热前驱液旋涂在甲基碘化胺层上的具体方法为：将MAPbI3-xClx的热前驱液滴加到甲基碘化胺层上，然后先以1000rpm的速度旋涂20s，再以3500rpm的速度旋涂35-40s。进一步，步骤(3)中，所述退火处理具体为在100-110℃下退火15-20min。进一步，步骤(3)中，所述萃取液为甲苯或氯苯。进一步，步骤(4)中，所述电子传输层为PCBM电子传输层。进一步，旋涂制备PCBM电子传输层的方法具体为：将PCBM氯苯溶液滴加到MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层上，然后以2500rpm的速度旋涂40s。2、由所述的方法制备的钙钛矿太阳能电池。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种高短路电流、高转化效率的钙钛矿太阳能电池制备方法及产品，该方法中通过界面修饰一步法旋涂制备MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层，其首先在空穴传输层上旋涂甲基碘化胺层，然后在甲基碘化胺层上旋涂MAPbI3-xClx的热前驱液，当热的MAPbI3-xClx前驱液滴到甲基碘化胺层上时，会将旋涂好的甲基碘化胺层再次溶解，使得在空穴传输层和MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层的界面处碘的浓度大于MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层其他位置的浓度，经后期退火结晶后，在空穴传输层和MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层的界面处的MAPbI3-xClx钙钛矿层会形成碘离子浓度梯度，而这种卤素浓度梯度会提高钙钛矿的导带的位置，从而更加有利于空穴的传输，由于空穴的传输速率加快，使短路电流得到了提高，从而提高了转化效率。该方法简单易操作，与现有技术匹配，可以直接在工业生产中大规模推广，且在太阳能电池方面有着潜在的应用价值。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为实施例1-4中制备的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；图2为实施例1-4中制备的钙钛矿太阳能电池的截面扫描电镜图；图3为实施例1-4中制备的钙钛矿太阳能电池中在PEDOT:PSS空穴传输层和MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层界面处形成的卤化物浓度梯度示意图；图4为实施例1-4中制备的钙钛矿太阳能电池的能带结构图示意图；图5为实施例1-4中MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层的XRD图；图6为实施例1-4中MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层的紫外吸收光谱图；图7为实施例1-4中MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层的荧光图；图8为实施例1-4中MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层的荧光寿命图；图9为实施例1-4中制备的钙钛矿太阳能电池的I-V曲线图；图10为实施例1-4中制备的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率图；图11为实施例1-4中制备的钙钛矿太阳能电池的阻抗曲线图。具体实施方式下面将对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例1制备钙钛矿太阳能电池(1)将15mm×15mm的ITO依次经洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮、异丙醇各清洗30min后用氮气枪吹干，然后UV处理30min；(2)将80uL经0.22um针头式过滤器过滤后的PEDOT：PSS溶液滴加到经步骤(1)处理后的ITO上，然后以8000rpm的速度旋涂40s，最后在120℃下退火15min，制得PEDOT:PSS空穴传输层；(3)在步骤(2)中PEDOT:PSS空穴传输层上一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高短路电流、高转化效率的钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n（1）对透明导电基底进行预处理；/n（2）在经步骤（1）处理后的透明导电基底上旋涂制备空穴传输层；/n（3）在步骤（2）中空穴传输层上界面修饰一步法旋涂制备MAPbI

【技术特征摘要】
1.一种高短路电流、高转化效率的钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）对透明导电基底进行预处理；
（2）在经步骤（1）处理后的透明导电基底上旋涂制备空穴传输层；
（3）在步骤（2）中空穴传输层上界面修饰一步法旋涂制备MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层，所述界面修饰一步法旋涂制备MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层具体为：首先在步骤（2）中空穴传输层上旋涂甲基碘化胺层，然后将整体置于50-70℃下加热25-35s，再将MAPbI3-xClx的热前驱液旋涂在甲基碘化胺层上，最后放置30-60s后退火处理，制得MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层，其中，在所述MAPbI3-xClx的热前驱液旋涂结束前10-20s时，开始滴加萃取液至所述MAPbI3-xClx的热前驱液旋涂结束，所述萃取液为甲苯或氯苯；
（4）在步骤（3）中MAPbI3-xClx钙钛矿吸光层上旋涂制备电子传输层；
（5）在步骤（4）中电子传输层上蒸镀金属背电极，即可。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述透明导电基底为ITO；步骤（5）中，所述金属背电极为Ag。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述空穴传输层为PEDOT:PSS空穴传输层。


4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧志刚，王明，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50