一种钙钛矿电池的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钙钛矿电池的制备方法，其包括以下步骤：在ITO透明导电衬底上依次制备PEDOT:PSS空穴传输层、第一复合钙钛矿功能层、第二复合钙钛矿功能层、第三钙钛矿功能层、第四钙钛矿功能层、电子传输层以及金属电极。在本申请的钙钛矿电池的制备方法中，通过优化各功能层的材质以及各步骤的具体工艺参数，得到了一种高光电转换效率的反式钙钛矿电池。

A preparation method of perovskite battery

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿电池的制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别是涉及一种钙钛矿电池的制备方法。
技术介绍
钙钛矿型太阳能电池(perovskitesolarcells)，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。钙钛矿型太阳能电池分为正式和反式两种器件结构，现有的反式钙钛矿型太阳能电池的制备过程中，通常是在ITO透明导电衬底上首先旋涂PEDOT:PSS溶液，并进行退火处理以形成PEDOT:PSS空穴传输层；接着在所述PEDOT:PSS空穴传输层上旋涂所述钙钛矿前驱体溶液，并进行退火处理以形成钙钛矿功能层；接着在所述钙钛矿功能层上旋涂PCBM溶液以形成电子传输层；接着在所述电子传输层上形成金属电极。如何改善钙钛矿型太阳能电池的制备工艺以进一步提高其光电转换效率，是业界广泛关注的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种钙钛矿电池的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种钙钛矿电池的制备方法，包括以下步骤：1)提供一ITO透明导电衬底，在所述ITO透明导电衬底的正面旋涂PEDOT:PSS溶液，接着进行第一次退火处理，以形成PEDOT:PSS空穴传输层；2)TaSe2溶液的配置：将90mgTaSe2粉末、15ml异丙醇以及玛瑙球置于球磨装置中，进行球磨，形成TaSe2层状纳米片的溶液，然后用异丙醇将所述TaSe2层状纳米片的溶液稀释成2mg/ml的TaSe2层状纳米片稀溶液，以备用；3)第一复合钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺和碘化铅以1：1摩尔比混合，并按10％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌10小时，然后过滤以得到第一钙钛矿前驱体溶液，接着将0.5ml的所述TaSe2层状纳米片稀溶液与5ml的所述第一钙钛矿前驱体溶液混合形成第一复合钙钛矿前驱体溶液，接着在所述PEDOT:PSS空穴传输层上旋涂所述第一复合钙钛矿前驱体溶液，并进行第二次退火处理，以形成第一复合钙钛矿功能层；4)第二复合钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺、碘化铅以及氯化铅以3：1：1摩尔比混合，并按15％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌10小时，然后过滤以得到第二钙钛矿前驱体溶液，接着将0.5ml的所述TaSe2层状纳米片稀溶液与10ml的所述第二钙钛矿前驱体溶液混合形成第二复合钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第一复合钙钛矿功能层上旋涂所述第二复合钙钛矿前驱体溶液，并进行第三次退火处理，以形成第二复合钙钛矿功能层；5)第三钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺和氯化铅以3:1摩尔比混合，并按25％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌10小时，然后过滤以得到第三钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第二复合钙钛矿功能层上旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液，并进行第四次退火处理，以形成第三钙钛矿功能层；6)第四钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺和氯化铅以3:1摩尔比混合，并按5％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌10小时，然后过滤以得到第四钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第三钙钛矿功能层上旋涂所述第四钙钛矿前驱体溶液，并进行第五次退火处理，以形成第四钙钛矿功能层；7)接着在所述第四钙钛矿功能层上旋涂PCBM溶液，以形成电子传输层；8)接着在所述电子传输层上形成金属电极。作为优选，在所述步骤1)中，旋涂的转速为3000-5000转/分钟，旋涂的时间为50-100秒，所述第一次退火处理的温度为125-150℃，所述第一次退火处理的时间为20-30分钟。作为优选，在所述步骤2)中，球磨的时间为4-8小时。作为优选，在所述步骤3)中，旋涂所述第一复合钙钛矿前驱体溶液的转速为4000-5000转/分钟，旋涂的时间为1-2分钟，所述第二次退火处理的温度为80-100℃，所述第二次退火处理的时间为10-20分钟。作为优选，在所述步骤4)中，旋涂所述第二复合钙钛矿前驱体溶液的转速为3500-4500转/分钟，旋涂的时间为1-2分钟，所述第三次退火处理的温度为90-110℃，所述第三次退火处理的时间为15-25分钟。作为优选，所述步骤5中，旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液的转速为3000-4000转/分钟，旋涂的时间为1-2分钟，所述第四次退火处理的温度为100-110℃，所述第四次退火处理的时间为20-25分钟。作为优选，在所述步骤6)中，旋涂所述第四钙钛矿前驱体溶液的转速为5000-6000转/分钟，旋涂的时间为1-2分钟，所述第五次退火处理的温度95-105℃，所述第五次退火处理的时间为10-20分钟。作为优选，在所述步骤7)中，所述PCBM溶液中PCBM的浓度为25-35mg/ml，旋涂的转速为2000-2500转/分钟，旋涂的时间为0.5-1分钟。作为优选，在所述步骤8)中，通过热蒸镀的方式形成金属电极，所述金属电极的材料为铝，所述金属电极的厚度为100-150纳米。本专利技术与现有技术相比具有下列优点：与现有的钙钛矿电池的制备方法相比，本专利技术通过在第一钙钛矿前驱体溶液以及第二钙钛矿前驱体溶液分别添加不同含量的TaSe2层状纳米片，并优化第一钙钛矿前驱体溶液以及第二钙钛矿前驱体溶液中钙钛矿前驱体的种类，有效改善了PEDOT:PSS空穴传输层与钙钛矿功能层之间的空穴的传输性能，进而有效提高了相应钙钛矿太阳能电池的短路电流和填充因子，进而提高其光电转换效率。进一步的，在第二复合钙钛矿功能层上形成一层较厚的第三钙钛矿功能层，进而在第三钙钛矿功能层上旋涂一低浓度的第四钙钛矿前驱体溶液，有效改善了第三钙钛矿功能层的表面形貌，进而可以改善钙钛矿功能层与电子传输层的接触性能，进一步有利于电子在钙钛矿功能层与电子传输层之间的界面传输。在本申请的钙钛矿电池的制备方法中，通过优化各功能层的材质以及各步骤的具体工艺参数，得到了一种高光电转换效率的反式钙钛矿电池。具体实施方式一种钙钛矿电池的制备方法，包括以下步骤：1)提供一ITO透明导电衬底，在所述ITO透明导电衬底的正面旋涂PEDOT:PSS溶液，接着进行第一次退火处理，以形成PEDOT:PSS空穴传输层，在所述步骤1)中，旋涂的转速为3000-5000转/分钟，旋涂的时间为50-100秒，所述第一次退火处理的温度为125-150℃，所述第一次退火处理的时间为20-30分钟；2)TaSe2溶液的配置：将90mgTaSe2粉末、15ml异丙醇以及玛瑙球置于球磨装置中，进行球磨，形成TaSe2层状纳米片的溶液，然后用异丙醇将所述TaSe2层状纳米片的溶液稀释成2mg/ml的TaSe2层状纳米片稀溶液，以备用，在所述步骤2)中，球磨的时间为4-8小时；3)第一复合钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺和碘化铅以1：1摩尔比混合，并按10％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌10小时，然后过滤以得到第一钙钛矿前驱体溶液，接着将0.5ml的所述TaSe2层状纳米片稀溶液与5ml的所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)提供一ITO透明导电衬底，在所述ITO透明导电衬底的正面旋涂PEDOT:PSS溶液，接着进行第一次退火处理，以形成PEDOT:PSS空穴传输层；/n2)TaSe

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)提供一ITO透明导电衬底，在所述ITO透明导电衬底的正面旋涂PEDOT:PSS溶液，接着进行第一次退火处理，以形成PEDOT:PSS空穴传输层；
2)TaSe2溶液的配置：将90mgTaSe2粉末、15ml异丙醇以及玛瑙球置于球磨装置中，进行球磨，形成TaSe2层状纳米片的溶液，然后用异丙醇将所述TaSe2层状纳米片的溶液稀释成2mg/ml的TaSe2层状纳米片稀溶液，以备用；
3)第一复合钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺和碘化铅以1：1摩尔比混合，并按10％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌10小时，然后过滤以得到第一钙钛矿前驱体溶液，接着将0.5ml的所述TaSe2层状纳米片稀溶液与5ml的所述第一钙钛矿前驱体溶液混合形成第一复合钙钛矿前驱体溶液，接着在所述PEDOT:PSS空穴传输层上旋涂所述第一复合钙钛矿前驱体溶液，并进行第二次退火处理，以形成第一复合钙钛矿功能层；
4)第二复合钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺、碘化铅以及氯化铅以3：1：1摩尔比混合，并按15％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌10小时，然后过滤以得到第二钙钛矿前驱体溶液，接着将0.5ml的所述TaSe2层状纳米片稀溶液与10ml的所述第二钙钛矿前驱体溶液混合形成第二复合钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第一复合钙钛矿功能层上旋涂所述第二复合钙钛矿前驱体溶液，并进行第三次退火处理，以形成第二复合钙钛矿功能层；
5)第三钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺和氯化铅以3:1摩尔比混合，并按25％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌10小时，然后过滤以得到第三钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第二复合钙钛矿功能层上旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液，并进行第四次退火处理，以形成第三钙钛矿功能层；
6)第四钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺和氯化铅以3:1摩尔比混合，并按5％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌10小时，然后过滤以得到第四钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第三钙钛矿功能层上旋涂所述第四钙钛矿前驱体溶液，并进行第五次退火处理，以形成第四钙钛矿功能层；
7)接着在所述第四钙钛矿功能层上旋涂PCBM溶液，以形成电子传输层；
8...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，
申请(专利权)人：张军，
类型：发明
国别省市：江苏;32