一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法技术

本发明专利技术提出了一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法，所述钙钛矿薄膜吸收层化学结构通式为ABX

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法
本专利技术属于光伏器件制造领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法。
技术介绍
在环境污染问题日益严重及能源需求与日俱增的今天，廉价、无污染、应用范围广且资源丰富的太阳能作为一种新能源脱颖而出。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把太阳能转化成电能的装置。近年来，有机-无机杂化钙钛矿基异质结太阳能电池因兼具优异的光电转换性能、低成本溶液加工和结构简单等优点在国际上引起了极大关注，已成为全球太阳能电池研究领域的新热点。厚度均匀的薄膜在保证对太阳光尽可能吸收的同时，可避免空穴层跟电子传输层直接接触而造成的电池短路或载流子严重复合的问题。钙钛矿的晶化速度过快，粒度分布不均匀会导致膜层覆盖率低，厚度分布不均匀，部分入射光直接透过钙钛矿薄膜，不能被吸收的严重问题。探索并优化薄膜制备工艺，调控杂化钙钛矿晶体薄膜的表面覆盖率对于获得更高效率的有机-无机杂化钙钛矿器件是至关重要的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种可降低结晶速率，提高基底覆盖率的一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法。在以上技术方案的基础上，优选的，钙钛矿薄膜吸收层化学结构通式为ABX3。在以上技术方案的基础上，优选的，A选自一价金属阳离子或有机阳离子中的一种，B选自正二价金属阳离子中的一种或两种组合，X选自卤族阴离子中的一种或两种组合。r>更进一步优选的，制备步骤如下：S1，采用超声波清洗器清洗导电玻璃，试剂M溶解于溶剂，得到电子传输层前驱体溶液，将电子传输层前驱体液用磁控喷溅方法涂布导电玻璃，涂布后的导电玻璃在100-150℃条件下退火0.5-1小时，制成基板；S2，金属卤化物BX2、溶剂、助剂按照一定的比例混合，得到薄膜前驱体液，在紫外光照射条件下，将薄膜前驱体液旋涂于基板上，将旋涂后的基板置于80-100℃条件下真空退火1-2小时，形成晶体薄膜；S3，将退火后的晶体薄膜置于反应物AX蒸汽和氮气混合气体中反应1-2小时，然后在80-150℃条件下真空退火1-2小时，形成薄膜吸收层。在以上技术方案的基础上，优选的，在步骤S2真空退火形成晶体薄膜之后还包括：将晶体薄膜浸入磷酸二甲酯溶剂中0.5-1小时，然后将晶体薄膜取出，放置于真空退火炉中，在90-110℃条件下真空退火0.5-1小时。在以上技术方案的基础上，优选的，所述晶体薄膜在浸入磷酸二甲酯溶剂的同时照射紫外光，紫外光的波长为300-400nm。在以上技术方案的基础上，优选的，所述晶体薄膜退火后，用过氧化钠溶液淋洗晶体薄膜0.5小时，再用去离子水淋洗0.5小时，然后将晶体薄膜放置于真空退火炉中，在60-80℃条件下真空退火0.5-1小时。在以上技术方案的基础上，优选的，A选自Cs、Rb、CH3NH3中的一种。在以上技术方案的基础上，优选的，B选自Pb、Ge、Sn、Ti、Cu、Zn中的一种或两种组合。在以上技术方案的基础上，优选的，X选自Cl、I、Br、At中的一种或两种组合。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S1试剂M为CuO、Cu2O、NiO、SnO2、Nb2O5中的一种。在以上技术方案的基础上，优选的，溶剂为二氧杂环己烷、聚苯乙烯磺酸盐、二甲基甲酰胺、丙酮、甲基乙基酮中的一种或多种组合。在以上技术方案的基础上，优选的，试剂M和溶剂的体积比为1∶(8-10)。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S1磁控喷溅的本底气压为10-5-200Pa，工作气压为100-1200Pa，工作气体为氮气。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S2助剂为海藻酸丙二醇酯、过氯乙烯树脂中的一种。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S2金属卤化物BX2、溶剂和助剂的体积比为1∶(7-12)∶(8-10)，粘度为0.2-0.6Pa·s。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S2旋涂转速为2000-3000rpm，时间为0.5-1分钟。在以上技术方案的基础上，优选的，过氧化钠溶液浓度为3％-5％，溶剂为去离子水。本专利技术的一种钙钛矿的太阳能电池薄膜吸收层的制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：(1)在晶体薄膜前驱体液中添加助剂，增加前驱体液的粘稠度，从而减缓薄膜晶化速度，有利于钙钛矿薄膜吸收层矿颗粒均匀分布于介孔膜层中，获得厚度均匀的表面，提高钙钛矿太阳能电池光电转换率；(2)采用晶体薄膜浸入磷酸二甲酯溶剂中溶解助剂，以及过氧化氢和去离子水淋洗助剂的方法去除磷酸二甲酯残留，使得助剂在减缓晶化速度的基础上，不影响薄膜吸收层的其他性能。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法，钙钛矿薄膜吸收层化学结构通式为CsPbCl3，制备步骤如下：S1，采用超声波清洗器清洗导电玻璃，将CuO按照体积比为1∶8溶解于二氧杂环己烷中，得到电子传输层前驱体液，将电子传输层前驱体液用磁控喷溅方法涂布导电玻璃，将涂布后的导电玻璃在100℃条件下退火30分钟，制成基板；磁控喷溅的本底气压为10-5Pa，工作气压为100Pa，工作气体为氮气；S2，金属卤化物PbCl2、二氧杂环己烷、海藻酸丙二醇酯按照体积比为1∶7∶8混合，粘度为0.2Pa·s，得到薄膜前驱体液，在紫外光照射条件下，将薄膜前驱体液以旋涂转速为2000rpm，时间为30秒，旋涂于基板上，将旋涂后的基板在80℃条件下真空退火1小时，形成晶体薄膜；在所述步骤S2真空退火形成晶体薄膜之后还包括：S21，将晶体薄膜浸入磷酸二甲酯溶剂中0.5小时，然后将晶体薄膜取出，放置于真空退火炉中，在90℃条件下真空退火0.5小时；晶体薄膜在浸入磷酸二甲酯溶剂的同时照射紫外光，紫外光的波长为300nm。S22，所述晶体薄膜退火后，用3％过氧化钠溶液淋洗晶体薄膜0.5小时，再用去离子水淋洗0.5小时，然后将晶体薄膜放置于真空退火炉中，在60℃条件下真空退火0.5小时。S3，将退火后的晶体薄膜置于反应物CsCl蒸汽和氮气混合气体中反应1小时，80℃条件下真空退火1小时，形成薄膜吸收层。实施例2一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法，钙钛矿薄膜吸收层化学结构通式为RbGeI3，制备步骤如下：S1，采用超声波清洗器清洗导电玻璃，将试剂Cu2O按照体积比为1∶10溶解于聚苯乙烯磺酸盐中，得到电子传输层前驱体液，将电子传输层前驱体液用磁控喷溅方法涂布导电玻璃，将涂布后的导电玻璃在110℃条件下退火4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法，其特征在于：钙钛矿薄膜吸收层化学结构通式为ABX

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法，其特征在于：钙钛矿薄膜吸收层化学结构通式为ABX3，A选自一价金属阳离子或有机阳离子中的一种，B选自正二价金属阳离子中的一种或两种组合，X选自卤族阴离子中的一种或两种组合，制备步骤如下：
S1，采用超声波清洗器清洗导电玻璃，试剂M溶解于溶剂，得到电子传输层前驱体溶液，将电子传输层前驱体液用磁控喷溅方法涂布导电玻璃，涂布后的导电玻璃在100-150℃条件下退火0.5-1小时，制成基板；
S2，金属卤化物BX2、溶剂、助剂按照一定的比例混合，得到薄膜前驱体液，在紫外光照射条件下，将薄膜前驱体液旋涂于基板上，将旋涂后的基板置于80-100℃条件下真空退火1-2小时，形成晶体薄膜；
S3，将退火后的晶体薄膜置于反应物AX蒸汽和氮气混合气体中反应1-2小时，然后在80-150℃条件下真空退火1-2小时，形成薄膜吸收层。


2.如权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法，其特征在于：在所述步骤S2真空退火形成晶体薄膜之后还包括：将晶体薄膜浸入磷酸二甲酯溶剂中0.5-1小时，然后将晶体薄膜取出，放置于真空退火炉中，在90-110℃条件下真空退火0.5-1小时。


3.如权利要求2所述的一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法，其特征在于：所述晶体薄膜在浸入磷酸二甲酯溶剂的同时照射紫外光，紫外光的波长为300-400nm。


4.如权利要求2所述的一种钙钛矿太阳能电池薄膜吸收层的制备方法，其特征在于：所述晶体薄膜退火后，用过氧化钠溶液淋洗晶体薄膜0.5小时，再用去离子水淋洗0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：包奕江，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61