一种碳基溴化铋修饰的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碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，包括依次层状分布的导电玻璃层、二氧化钛电子传输层、CsPbBr

A carbon based bismuth bromide modified perovskite solar cell and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及一种碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于钙钛矿电池领域。
技术介绍
有机无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经能够达到25.2％，具有极大的应用前景，但是其稳定性并不利于大规模的推广应用。全无机钙钛矿电池在使用碳电极的情况下能够舍去空穴传输材料，具有良好的稳定性。全无机钙钛矿的能带宽度为2.3eV，过大的带隙宽度抑制了光吸收，同时其能级边界并不能很好的匹配于二氧化钛和碳电极，导致光电效率无法得到进一步提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种表面形貌更好、光电转换效率更高的碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池，包括依次层状分布的导电玻璃层、二氧化钛电子传输层、CsPbBr3层以及碳电极，CsPbBr3层的晶格缝隙中填充有Bi3+，以减小CsPbBr3层中晶界数量，同时调节CsPbBr3层的能级位置。本专利技术的有益效果为：Bi3+的掺入不会替代CsPbBr3晶格中的离子，而是在晶格内部，从而改善CsPbBr3层的形貌。改善的具体表现在于减少晶界数量，扩大平均晶粒尺寸，使得晶体表明更平滑规整，进而提升载流子的迁移效率，提升光电转换效率。此外Bi3+的掺入对CsPbBr3晶格带隙宽度影响不大，但是能够对带隙边缘作出整体调节，使得CsPbBr3层的能级与二氧化钛电子传输层以及碳电极更为匹配，从而提升电子迁移效率，增加电流密度，提升光电效率。本专利技术所述CsPbBr3层在合成过程中形成CsPb2Br5。本专利技术所述二氧化钛电子传输层包括依次层状分布的致密二氧化钛层、四氯化钛修饰层以及多孔二氧化钛层。一种碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，在导电玻璃层上涂覆二氧化钛电子传输层，然后在二氧化钛电子传输层上旋涂PbBr2溶液，干燥后旋涂BiBr3溶液，干燥后旋涂CsBr溶液，再次干燥，CsBr溶液的旋涂和干燥过程重复多次，最后涂覆碳电极。本专利技术所述PbBr2溶液为PbBr2的DMF溶液，PbBr2的摩尔浓度为1mol/L，BiBr3溶液为BiBr3的甲醇溶液，BiBr3的摩尔浓度不大于0.1mol/L，CsBr溶液为CsBr的甲醇溶液，CsBr的摩尔浓度为0.07mol/L。本专利技术所述CsBr溶液的旋涂和干燥过程一共进行7次。本专利技术的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。【附图说明】下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：图1为本专利技术实施例1-3和对比实施例的SEM图；图2为本专利技术对比实施例的EDX图；图3为本专利技术实施例2的EDX图；图4为本专利技术对比实施例和实施例2在25℃，50-80％相对湿度情况下的电池效率稳定性侧视图；图5为本专利技术对比实施例和实施例2在25℃，0％相对湿度情况下的电池效率稳定性侧视图。【具体实施方式】下面结合本专利技术实施例和附图对本专利技术实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本专利技术的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。对比实施例：本实施例提供了一种碳基钙钛矿太阳能电池，其制备方法如下：在导电玻璃层(FTONippo,14Ω/cm2)上旋涂二氧化钛的前驱体，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，然后在450℃下退火30min，形成致密二氧化钛层，然后再用40mol/L的四氯化钛水溶液浸泡处理在致密二氧化钛层表面形成四氯化钛修饰层，最后将稀释过的二氧化钛浆料在转速为5000rpm，旋涂时间为30s的条件下旋涂至四氯化钛修饰层表面，500℃下退火30min，以形成多孔二氧化钛层，依次层状分布的致密二氧化钛层、四氯化钛修饰层以及多孔二氧化钛层构成二氧化钛电子传输层，整个二氧化钛电子传输层厚度约为400nm。进行CsPbBr3层的制备，具体制备方法如下：将PbBr2的DMF溶液(PbBr2的摩尔浓度为1mol/L)在转速为2000rpm，旋涂时间为30s的条件下旋涂至二氧化钛电子传输层的表面，在90℃条件下干燥1h，形成白色的PbBr2层；配置CsBr的甲醇溶液，CsBr的摩尔浓度为0.07mol/L，在转速为2000rpm，旋涂时间为30s的条件下旋涂至PbBr2层表面，在250℃条件下干燥5min。然后重复CsBr的旋涂干燥步骤，重复次数为6次，最终形成CsPbBr3层；CsBr在进行干燥之前为黄色，在加热后逐渐褪色，说明CsBr逐渐被消耗，与PbBr2反应逐渐生成CsPbBr3，在CsBr第三次旋涂干燥后就能目视CsPbBr3的出现；在CsPbBr3层表面涂覆碳电极。最终得到的碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池包括依次层状分布的导电玻璃层、二氧化钛电子传输层、CsPbBr3层以及碳电极。实施例1：本实施例提供了一种碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池，其制备方法如下：在导电玻璃层(FTONippo,14Ω/cm2)上旋涂二氧化钛的前驱体，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，然后在450℃下退火30min，形成致密二氧化钛层，然后再用40mol/L的四氯化钛水溶液浸泡处理在致密二氧化钛层表面形成四氯化钛修饰层，最后将稀释过的二氧化钛浆料在转速为5000rpm，旋涂时间为30s的条件下旋涂至四氯化钛修饰层表面，500℃下退火30min，以形成多孔二氧化钛层，依次层状分布的致密二氧化钛层、四氯化钛修饰层以及多孔二氧化钛层构成二氧化钛电子传输层，整个二氧化钛电子传输层厚度约为400nm。在正常大气环境下进行CsPbBr3层的制备，无需额外温度和湿度的控制，具体制备方法如下：将PbBr2的DMF溶液(PbBr2的摩尔浓度为1mol/L)在转速为2000rpm，旋涂时间为30s的条件下旋涂至二氧化钛电子传输层的表面，在90℃条件下干燥1h，形成白色的PbBr2层；配置BiBr3的甲醇溶液，BiBr3的摩尔浓度为0.01mol/L，在转速为2000rpm，旋涂时间为30s的条件下旋涂至PbBr2层表面，在70℃条件下干燥5min形成红色的BiBr3修饰层；配置CsBr的甲醇溶液，CsBr的摩尔浓度为0.07mol/L，在转速为2000rpm，旋涂时间为30s的条件下旋涂至BiBr3修饰层表面，在250℃条件下干燥5min。然后重复CsBr的旋涂干燥步骤，重复次数为6次，在重复旋涂干燥过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：包括依次层状分布的导电玻璃层、二氧化钛电子传输层、CsPbBr

【技术特征摘要】
1.一种碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：包括依次层状分布的导电玻璃层、二氧化钛电子传输层、CsPbBr3层以及碳电极，CsPbBr3层的晶格缝隙中填充有Bi3+，以减小CsPbBr3层中晶界数量，同时调节CsPbBr3层的能级位置。


2.根据权利要求1所述的碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述CsPbBr3层在合成过程中形成CsPb2Br5。


3.根据权利要求1所述的碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述二氧化钛电子传输层包括依次层状分布的致密二氧化钛层、四氯化钛修饰层以及多孔二氧化钛层。


4.一种碳基溴化铋修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸跃进，裴越，钟才明，骆挺，
申请(专利权)人：宁波大学科学技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33