一种钙钛矿太阳能电池及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种钙钛矿太阳能电池及其制作方法，涉及光伏技术领域，以制作具有陷光功能的钙钛矿层，提高钙钛矿太阳能电池的转换效率。该钙钛矿层的制作包括如下步骤：在衬底上形成钙钛矿前驱溶液层，在形成钙钛矿前驱溶液层的过程中滴加混合反溶剂；之后进行退火处理，形成钙钛矿层；其中，混合反溶剂包括第一反溶剂和第二反溶剂，在形成所述钙钛矿前驱溶液层的温度下第一反溶剂和第二反溶剂不互溶或部分互溶，第一反溶剂和第二反溶剂体相混合，钙钛矿材料在第二反溶剂中的溶解度大于钙钛矿材料在第一反溶剂中的溶解度。本发明专利技术提供的钙钛矿太阳能电池及其制作方法用于太阳能电池制造。池制造。池制造。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池及其制作方法


[0001]本专利技术涉及光伏
，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制作方法。

技术介绍

[0002]在制作钙钛矿太阳能电池的过程中，可以采用反溶剂法制作钙钛矿层。利用反溶剂法制作的钙钛矿层晶粒尺寸均匀，且表面平整度较高。
[0003]但是，太阳光入射到平整度较高的钙钛矿层薄膜结构时，会产生较强的反射。这种较强的反射，不利于钙钛矿太阳能电池对太阳能光的充分吸收和利用，阻碍钙钛矿太阳能电池转换效率的提升。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制作方法，以制作具有陷光功能的钙钛矿层，提高钙钛矿太阳能电池的转换效率。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池的制作方法。该钙钛矿层的制作包括如下步骤：
[0006]在衬底上形成钙钛矿前驱溶液层，在形成钙钛矿前驱溶液层的过程中滴加混合反溶剂；之后进行退火处理，形成钙钛矿层；其中，
[0007]混合反溶剂包括第一反溶剂和第二反溶剂，第一反溶剂和第二反溶剂体相混合，在形成所述钙钛矿前驱溶液层的温度下第一反溶剂和第二反溶剂不互溶或部分互溶，钙钛矿材料在第二反溶剂中的溶解度大于钙钛矿材料在第一反溶剂中的溶解度。
[0008]采用上述技术方案时，由于在形成钙钛矿前驱溶液层的过程中滴加混合反溶剂，使得钙钛矿前驱溶液与混合反溶剂相接触的表面析出钙钛矿籽晶。与钙钛矿前驱溶液相接触的混合反溶剂包括体相混合的第一反溶剂和第二反溶剂，使得钙钛矿前驱溶液与混合反溶剂的接触界面分为与第一反溶剂接触的第一区域和与第二反溶剂接触的第二区域。
[0009]基于钙钛矿材料在反溶剂中的溶解度越小，与该反溶剂接触的钙钛矿前驱溶液更容易析出钙钛矿籽晶，且析出速度越快、晶粒越大的规律；当钙钛矿材料在第二反溶剂中的溶解度大于钙钛矿材料在第一反溶剂中的溶解度时，第一区域下的钙钛矿前驱溶液较容易析出钙钛矿籽晶，且析出钙钛矿籽晶的速度较快、晶粒尺寸较大；第二区域下的钙钛矿前驱溶液较难析出钙钛矿籽晶，且析出钙钛矿籽晶的速度较慢、晶粒尺寸较小。在这种情况下，钙钛矿前驱溶液中的钙钛矿优先在第一区域下析出，并消耗部分第二区域下的钙钛矿前驱溶液，从而使得第二区域下方形成凹陷结构。此时，形成的钙钛矿层具有织构化形貌和陷光功能，可以提高钙钛矿太阳能电池对太阳能光的吸收和利用，进而提升钙钛矿太阳能电池的转换效率。
[0010]在一些可能的实现方式中，上述混合反溶剂还包括非离子型表面活性剂；其中，非离子型表面活性剂的质量为混合反溶剂总质量的3％～8％。此时，非离子型表面活性剂可以改变第一反溶剂和第二反溶剂的表面性质，提高第二反溶剂在第一反溶剂中的分散性，
并使第二反溶剂稳定分散在第一反溶剂中，使得第一反溶剂和第二反溶剂体相混合。
[0011]在一些可能的实现方式中，上述非离子型表面活性剂包括月桂醇聚氧乙烯醚、12-14碳伯醇聚氧乙烯醚、12-14碳仲醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
[0012]在一些可能的实现方式中，上述混合反溶剂为第一反溶剂和第二反溶剂通过超声波分散成的乳浊液。此时，采用物理方式使第二反溶剂分散在第一反溶剂中，形成体相混合溶液。这种超声波分散形成体相混合溶液的方法，可以较少的引入外来物质，减少对第一反溶剂和第二反溶剂的性质的改变，进而减少对钙钛矿晶粒析出的不利影响。
[0013]在一些可能的实现方式中，上述第一反溶剂和第二反溶剂的密度比为(0.8-1.2):(0.8-1.2)。此时，第一反溶剂和第二反溶剂的密度相近。当第二反溶剂分散在第一反溶剂中时，可以较好的体相分散在第一反溶剂中，可以减少第二反溶剂沉底或浮在第一反溶剂表面的问题。
[0014]在一些可能的实现方式中，上述第一反溶剂的相对极性小于4.5，第二反溶剂的相对极性小于7.5。此时，第二反溶剂的相对极性较大，第一反溶剂的相对极性较小。一方面，利用第一反溶剂和第二反溶剂的相对极性差异，可以实现两者的体相混合。另一方面，钙钛矿前驱溶液的溶剂通常为相对极性大于6的溶剂。相对于第一反溶剂，第二反溶剂的极性与钙钛矿前驱溶液的溶剂的极性较接近，使得钙钛矿材料在第二反溶剂中的溶解度较大，进而使第二区域容易形成凹陷区域。
[0015]在一些可能的实现方式中，上述混合反溶剂含有的第一反溶剂的体积百分含量大于或等于70％。此时，可以避免因第一反溶剂含量较少导致的钙钛矿薄膜粗糙度过大，晶界较多，薄膜连续性较差的问题，进而确保钙钛矿层具有陷光结构的同时具有较高的薄膜质量。
[0016]在一些可能的实现方式中，上述第一反溶剂包括正己烷、环己烷、正庚烷、异辛烷、环戊烷、戊烷、乙醚中的一种或多种。这些第一反溶剂的相对极性与钙钛矿前驱溶液的溶剂的相对极性相差较大。当钙钛矿前驱溶液与这些第一反溶剂接触时，可以比较容易且快速的析出钙钛矿籽晶。
[0017]在一些可能的实现方式中，上述第二反溶剂包括乙腈、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、硝基苯中的一种或多种。
[0018]在一些可能的实现方式中，上述钙钛矿前驱溶液层所含有的钙钛矿前驱体溶液的溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、乙腈中的一种或多种。
[0019]在一些可能的实现方式中，形成钙钛矿前驱溶液层的方法包括刮涂、旋涂、滴涂、喷墨、轮转凹版涂、喷涂和辊涂中的一种。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池。该钙钛矿太阳能电池采用第一方面或第一方面任一种可能的实现方式所描述的钙钛矿太阳能电池的制作方法制作而成。
[0021]第二方面提供的钙钛矿太阳能电池的有益效果可以参考第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的钙钛矿太阳能电池的制作方法的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
[0022]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1～图3为现有技术中通过反溶剂法制作钙钛矿层的各阶段示意图；
[0024]图4～图9为本专利技术实施例提供的钙钛矿太阳能电池的制作方法的各阶段状态示意图；
[0025]图10为本专利技术实施例提供的处于体相混合状态的混合反溶剂示意图。
[0026]图1～图3中，11-衬底，12-电子传输层，13-钙钛矿前驱溶液层，131-钙钛矿籽晶层，132-钙钛矿层，14-反溶剂层。
[0027]图4～图10中，21-衬底，22-电子传输层，23-钙钛矿前驱溶液层，231-钙钛矿籽晶层，232-钙钛矿层，24-混合反溶剂层，241-第一反溶剂，242-第二反溶剂，25-空穴传输层，26-透明导电层，27-电极。
具体实施方式
[0028]为了便于清楚描述本专利技术实施例的技术方案，在本专利技术的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，钙钛矿层的制作包括如下步骤：在衬底上形成钙钛矿前驱溶液层，在形成钙钛矿前驱溶液层的过程中滴加混合反溶剂；之后进行退火处理，形成钙钛矿层；其中，所述混合反溶剂包括体相混合的第一反溶剂和第二反溶剂，在形成所述钙钛矿前驱溶液层的温度下第一反溶剂和第二反溶剂不互溶或部分互溶，钙钛矿材料在所述第二反溶剂中的溶解度大于钙钛矿材料在所述第一反溶剂中的溶解度。2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述混合反溶剂还包括非离子型表面活性剂；其中，所述非离子型表面活性剂的质量为所述混合反溶剂总质量的3％～8％。3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述非离子型表面活性剂包括月桂醇聚氧乙烯醚、12-14碳伯醇聚氧乙烯醚、12-14碳仲醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述混合反溶剂为所述第一反溶剂和所述第二反溶剂通过超声波分散成的乳浊液。5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一反溶剂和所述第二反溶剂的密度比为(0.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：