硫代乙酰胺修饰TiO制造技术

本发明专利技术提供了一种硫代乙酰胺修饰TiO

【技术实现步骤摘要】
硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层在钙钛矿太阳能电池中的应用
本专利技术属于太阳能电池领域，具体涉及一种硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层在钙钛矿太阳能电池中的应用。
技术介绍
有机铅卤化物钙钛矿是一种有着优异的光电子性质和广阔的发展前景的光电压材料，如合适的能带、较长的载流子扩散长度、弱的激子结合能及较高的吸收系数。短短数年，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.8%到如今已经超过25%，应用潜力巨大。但是，由于钙钛矿材料的离子特性和溶液制备方法，在钙钛矿薄膜的表面和界面容易形成大量缺陷态，这些缺陷态会导致器件内的电荷积累和复合，不利于电池的光伏性能。研究结果表明，MAPbI3薄膜表面存在缺陷，这些缺陷是由于未配位的离子造成的。除此之外，TiO2表面由于氧空位的存在，也有大量缺陷态形成。因此采用一些方法钝化空位，降低缺陷态密度对于制备高性能的钙钛矿太阳能电池是必要的。从目前研究成果来看，大多文献都是采取单一钝化的方法来抑制缺陷态的生成，而且并未有关于使用硫代乙酰胺（TAA）修饰TiO2介孔层来解决缺陷态问题的相关报道。我们采用在TiO2介孔层和钙钛矿层之间加入一层修饰层硫代乙酰胺，由于其中的S原子可以同时和钙钛矿材料中的Pb以及TiO2中的Ti发生作用，从而达到双重钝化的目的，进而提高电池的光电性能。目前还尚未有硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层在钙钛矿太阳能电池中的应用的相关专利报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层在钙钛矿太阳能电池中的应用。采用简单的旋涂法在TiO2介孔层上沉积硫代乙酰胺（TAA）修饰层，然后制备钙钛矿吸光层，最后用于组装钙钛矿太阳能电池。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层在钙钛矿太阳能电池中的应用：在TiO2介孔层和钙钛矿层之间加入一层修饰层硫代乙酰胺，然后用于组装钙钛矿太阳能电池。具体包括如下步骤：（1）将硫代乙酰胺溶于异丙醇中，配制成0.05M~0.2M的硫代乙酰胺溶液，将硫代乙酰胺溶液旋涂在TiO2介孔层上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，然后在100℃加热10min，得到硫代乙酰胺修饰层；（2）在硫代乙酰胺修饰层上制备有机铅卤化物钙钛矿层和空穴传输层，最后镀金电极，组装成钙钛矿太阳能电池，测试光电性能。优选的有机铅卤化物钙钛矿层为FA0.85MA0.17Pb1.1Br0.5I2.7钙钛矿层。[1]本专利技术的优点及用途：TAA修饰TiO2介孔层既可以钝化氧空位，又可以与未配位的Pb2+发生作用，双重钝化，提高钙钛矿太阳能电池的光电性能，而且TAA材料价格低廉易得，器件制备工艺简单，目前还未被应用到钙钛矿太阳能电池中。本专利技术首次提供了硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层用于钙钛矿太阳能电池的制备方法。该方法原材料价格低廉易得，制备过程简单，有良好的商业应用发展前景。本文中介观钙钛矿太阳能电池的典型构为FTO/compactTiO2/mp-TiO2/TAA/perovskite/spiroOMeTAD/Au。在模拟太阳光(1.5G,100mWcm-2)、有效活性面积为0.06cm2的条件下，通过电流密度-电压(J-V)特性测试太阳能电池的性能。随着TAA浓度从0.0M增加到0.1M，系统地提高了短路电流、开路电压和填充因子。未使用硫代乙酰胺修饰的器件的PCE为17.65%(其中JSC为21.38mAcm-2，VOC为1.08V，FF为0.75)，而经过优化的光伏器件(0.1M)，其JSC为22.30mAcm-2，VOC为1.11V，FF为0.77，光电转换效率可达19.14%。增加的光电参数和S与Pb以及Ti之间的相互作用有关。这种作用能够有效降低界面电荷的积累和复合，促进电荷的抽取，并且能够抑制钙钛矿中未配位的Pb2+和TiO2中的氧空位引起的缺陷。但是，当硫代乙酰胺的浓度继续增加，PSCs的光伏性能下降，主要是由于硫代乙酰胺沉积的过多，会阻碍电子的传输，因此0.1M是对介孔TiO2进行界面修饰的最佳浓度。附图说明图1为TAA、PbI2、DMF以及相应化合物的傅里叶红外光谱图；图2为实施例1中TAA修饰前后的TiO2介孔层的XPS谱图：(a)S2p谱图；(b)Ti2p谱图；图3为实施例1、2、3基于TAA修饰TiO2介孔层制备的钙钛矿太阳能电池的光电性能图。具体实施方式为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明。本专利技术的方法如无特殊说明，均为本领域常规方法。实施例1一种硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层在钙钛矿太阳能电池中的应用，具体包括如下步骤：（1）将硫代乙酰胺溶于异丙醇中，配制成0.1M的硫代乙酰胺溶液，将0.1M硫代乙酰胺溶液旋涂在TiO2介孔层上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，然后在100℃加热10min，得到硫代乙酰胺修饰层；（2）在硫代乙酰胺修饰层上制备FA0.85MA0.17Pb1.1Br0.5I2.7钙钛矿层和spiro-OMeTAD空穴传输层，最后镀金电极，组装成钙钛矿太阳能电池，测试光电性能。其中钙钛矿层厚度500nm，spiro-OMeTAD空穴传输层厚度为100nm，金电极厚度为80nm。实施例2一种硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层在钙钛矿太阳能电池中的应用，具体包括如下步骤：（1）将硫代乙酰胺溶于异丙醇中，配制成0.05M的硫代乙酰胺溶液，将0.05M硫代乙酰胺溶液旋涂在TiO2介孔层上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，然后在100℃加热10min，得到硫代乙酰胺修饰层；（2）在硫代乙酰胺修饰层上制备FA0.85MA0.17Pb1.1Br0.5I2.7钙钛矿层和spiro-OMeTAD空穴传输层，最后镀金电极，组装成钙钛矿太阳能电池，测试光电性能。其中钙钛矿层厚度500nm，spiro-OMeTAD空穴传输层厚度为100nm，金电极厚度为80nm。实施例3一种硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层在钙钛矿太阳能电池中的应用，具体包括如下步骤：（1）将硫代乙酰胺溶于异丙醇中，配制成0.2M的硫代乙酰胺溶液，将0.2M硫代乙酰胺溶液旋涂在TiO2介孔层上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，然后在100℃加热10min，得到硫代乙酰胺修饰层；（2）在硫代乙酰胺修饰层上制备FA0.85MA0.17Pb1.1Br0.5I2.7钙钛矿层和spiro-OMeTAD空穴传输层，最后镀金电极，组装成钙钛矿太阳能电池，测试光电性能。其中钙钛矿层厚度500nm，spiro-OMeTAD空穴传输层厚度为100nm，金电极厚度为80nm。对比例无硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层在钙钛矿太阳能电池中的应用，具体包括如下步骤：（1）直接在TiO2介孔层上制备FA0.85MA0.17Pb1.1Br0.5I2.7钙钛矿层和spiro-OMeTAD空穴传输层，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫代乙酰胺修饰TiO

【技术特征摘要】
1.一种硫代乙酰胺修饰TiO2介孔层在钙钛矿太阳能电池中的应用，其特征在于，在TiO2介孔层和钙钛矿层之间加入一层修饰层硫代乙酰胺，然后用于组装钙钛矿太阳能电池。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将硫代乙酰胺溶于异...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚峰，王晶晶，魏明灯，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35