本发明专利技术公开了一种拓宽钙钛矿吸光层加工窗口的方法，在所述钙钛矿吸光层的制备过程中或制备完成后加入抗溶剂以拓宽钙钛矿吸光层的加工窗口，其中所述的抗溶剂为碳酸酯。该方法首次引入了一系列绿色新型碳酸酯类抗溶剂，可用于拓宽钙钛矿薄膜溶液加工窗口的制备，可解决目前钙钛矿吸光层加工窗口过窄，而难以控制合成高质量钙钛矿薄膜的技术难题。本发明专利技术还公开了一种平面型钙钛矿太阳能电池，该电池包括上述方法制备的钙钛矿吸光层。获得的钙钛矿太阳能电池器件的性能优良。太阳能电池器件的性能优良。太阳能电池器件的性能优良。
【技术实现步骤摘要】
一种拓宽钙钛矿吸光层加工窗口的方法及平面型钙钛矿太阳能电池
[0001]本专利技术属于太阳能
，具体涉及一种拓宽钙钛矿吸光层加工窗口的方法及平面型钙钛矿太阳能电池。
技术介绍
[0002]有机无机杂化钙钛矿太阳能电池由于其工艺简单，制造成本低，极高的光电转换效率而备受人们的关注。有机无机杂化钙钛矿太阳能电池光电转换效率由2009年的3.8％迅速提升至如今的25.5％。钙钛矿太阳能电池发展迅猛的主要原因归因于钙钛矿材料的优异固有特性，例如高吸收系数，较长的载流子寿命(高达30μs)，较大的载流子扩散长度(>1μm)和低激子结合能。此外，钙钛矿材料的另一个优势是钙钛矿薄膜的加工方式多样，包括一步或两步溶液反溶剂辅助沉积法，气相辅助溶液法，气相辅助制备法和真空沉积法，可显着降低生产成本。
[0003]目前，基于抗(反)溶剂的方法已成为通过调节钙钛矿晶体成核和晶体生长来制备致密且高度结晶的钙钛矿薄膜的大众方法。氯苯(CB)，甲苯(TL)和二乙醚(DE)是用于高效钙钛矿太阳能器件制造的最普遍使用的抗溶剂。然而人体长期接触CB会引起头晕，神经毒性和其他严重的健康问题；TL吸入后可导致窒息和先天畸形；DE是一种较安全的抗溶剂，但长期吸入后仍会引起头痛，头晕，疲劳和嗜睡。除了健康问题之外，这些常用的抗溶剂通常具有非常狭窄的加工窗口(通常少于2秒)，这意味着只有熟练的操作员才能操作抗溶剂辅助的钙钛矿加工过程。这严重影响了钙钛矿太阳能电池的大面积应用。
[0004]因此，需要引入绿色环保新型的抗(反)溶剂，用于拓宽钙钛矿薄膜溶液(拓宽钙钛矿吸光层)加工窗口的制备。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种拓宽钙钛矿吸光层加工窗口的方法，该方法首次引入了一系列绿色新型碳酸酯类抗溶剂，可用于拓宽钙钛矿薄膜溶液加工窗口的制备，可解决目前钙钛矿吸光层加工窗口过窄，而难以控制合成高质量钙钛矿薄膜的技术难题。
[0006]本专利技术的目的还在于提供一种平面型钙钛矿太阳能电池，该电池包括上述方法制备的钙钛矿吸光层。
[0007]本专利技术的上述第一个目的可以通过以下技术方案来实现：一种拓宽钙钛矿吸光层加工窗口的方法，在所述钙钛矿吸光层的制备过程中或制备完成后加入抗溶剂以拓宽钙钛矿吸光层的加工窗口，其中所述的抗溶剂为碳酸酯。
[0008]优选的，所述的碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二丙酯一种或几种的混合。
[0009]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述抗溶剂在采用旋涂法制备钙钛矿吸光层的过程中加入。
[0010]进一步的，所述抗溶剂在采用旋涂法制备钙钛矿吸光层的过程中加入时，包括以下步骤：在电子传输层上通过旋涂方式设置钙钛矿前驱液，在旋涂过程中第5～25s滴加抗溶剂，然后在100～110℃加热处理10～15min，得钙钛矿吸光层，所述钙钛矿吸光层的厚度为370～430nm。
[0011]优选的，所述抗溶剂的用量为200～450μL。
[0012]优选的，所述钙钛矿前驱液为碘化铅和碘甲胺的混合溶液，所述混合溶液中所述碘化铅和所述碘甲胺的摩尔比为1：0.8～1.10，所述混合溶液的溶剂为N
‑
N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，所述N
‑
N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为0：1～8：1。
[0013]更佳的，所述钙钛矿前驱液为碘化铅和碘甲胺的混合溶液，所述混合溶液中所述碘化铅和所述碘甲胺的摩尔比为1：0.9～1.0，所述混合溶液的溶剂为N
‑
N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，所述N
‑
N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为0.1：1～0.9：1。
[0014]作为本专利技术的另外一种优选的技术方案，所述抗溶剂在钙钛矿吸光层制备完成后，采用抗溶剂浸泡钙钛矿吸光层，或所述抗溶剂在钙钛矿吸光层制备完成后，采用抗溶剂喷涂钙钛矿吸光层表面。
[0015]作为本专利技术的一种优选的实施方式，本专利技术提供的一种拓宽钙钛矿薄膜溶液加工窗口的方法，包括以下步骤：
[0016](1)钙钛矿溶液制备：将碘化铅和甲基碘化铵溶解在有机溶剂中得到钙钛矿溶液；
[0017](2)钙钛矿薄膜的制备：将制备的钙钛矿溶液配合新型的抗溶剂以制备钙钛矿薄膜。
[0018]在该拓宽钙钛矿薄膜溶液加工窗口的方法中：
[0019]优选的，步骤(1)中所述钙钛矿前驱液为碘化铅和碘甲胺的混合溶液，所述混合溶液中所述碘化铅和所述碘甲胺的摩尔比为1:0.8～1.10，所述混合溶液的溶剂为N
‑
N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，所述N
‑
N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为0：1～8：1。
[0020]优选的，步骤(2)中所述抗溶剂为碳酸酯。
[0021]优选的，所述碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二丙酯一种或几种的混合。
[0022]优选的，步骤(2)中抗溶剂处理钙钛矿薄膜的方式为旋涂法、浸泡法或喷涂法。
[0023]本专利技术的上述第二个目的可以通过以下技术方案来实现：一种平面型钙钛矿太阳能电池，包括电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极，所述钙钛矿吸光层采用上述方法制备获得。
[0024]优选的，所述电子传输层为氧化锡，其厚度为20～30nm。
[0025]优选的，所述空穴传输层采用的材料为spiro
‑
OMeTAD溶液，所述spiro
‑
OMeTAD溶液包括溶质spiro
‑
OMeTAD、锂盐和四
‑
叔丁基吡啶以及溶剂氯苯。
[0026]优选的，所述spiro
‑
OMeTAD的浓度为70～80mg/mL，所述空穴传输层的厚度为170～210nm。
[0027]优选的，所述金属电极为银电极。
[0028]优选的，所述银电极通过热蒸镀的方式设置在所述空穴传输层上。
[0029]优选的，所述银电极的厚度为60～100nm。
[0030]本专利技术提供的其中一种平面型钙钛矿太阳能电池的制备方法如下：将电子传输层
如氧化锡溶胶沉积在衬底上，然后加热处理，得电子传输层；然后在电子传输层上依次设置钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极如银电极，即制得平面型钙钛矿太阳能电池。
[0031]本专利技术具有如下优点：
[0032](1)本专利技术制备方法简便，环境友好；
[0033](2)本专利技术所采用的抗溶剂能显著拓宽钙钛矿吸光层的加工窗口，加工窗口由2秒提升到了20s，适合用于柔性衬底来制备柔性钙钛矿太阳能电池；
[0034](3)本专利技术所采用的抗溶剂可以提高钙钛矿薄膜的成膜性，将得到的薄膜用于钙钛矿太阳能电池器件，钙钛矿太阳能电池器件的性能优良。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种拓宽钙钛矿吸光层加工窗口的方法，其特征是：在所述钙钛矿吸光层的制备过程中或制备完成后加入抗溶剂以拓宽钙钛矿吸光层的加工窗口，其中所述的抗溶剂为碳酸酯。2.根据权利要求1所述的拓宽钙钛矿吸光层加工窗口的方法，其特征是：所述的碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二丙酯一种或几种的混合。3.根据权利要求1所述的拓宽钙钛矿吸光层加工窗口的方法，其特征是：所述抗溶剂在采用旋涂法制备钙钛矿吸光层的过程中加入。4.根据权利要求3所述的拓宽钙钛矿吸光层加工窗口的方法，其特征是：所述抗溶剂在采用旋涂法制备钙钛矿吸光层的过程中加入时，包括以下步骤：在电子传输层上通过旋涂方式设置钙钛矿前驱液，在旋涂过程中第5～25s滴加抗溶剂，然后在100～110℃加热处理10～15min，得钙钛矿吸光层，所述钙钛矿吸光层的厚度为370～430nm。5.根据权利要求4所述的拓宽钙钛矿吸光层加工窗口的方法，其特征是：所述钙钛矿前驱液为碘化铅和碘甲胺的混合溶液，所述混合溶液中所述碘化铅和所述碘甲胺的摩尔比为1：0.8～1.10，所述混合溶液的溶剂为N
‑
N
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二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，所述N
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N
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二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为0：1...
【专利技术属性】
技术研发人员：高进伟，陈聪，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：
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