一种原位生成水、热稳定的钝化层及具有钝化层的钙钛矿太阳能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种原位生成具有自限制效应的水、热稳定的卤化铅基有机无机杂化材料钝化层及具有钝化层钙钛矿太阳能电池的制备，通过旋涂或浸泡法在钙钛矿表面引入相应有机盐配体与钙钛矿中的碘化铅原位反应生成一层致密的水、热稳定性的钝化层材料；该反应可同时应用于钙钛矿太阳能电池正式和反式结构中，使用范围广，具有自限制效应；并且卤化铅基有机无机杂化材料的有机分子与无机网络间通过化学键，如共价键、氢键、离子键等，使得杂化配合物材料在“分子水平上”复合，在分子水平上融合两个组分优点，具有优异的钝化缺陷作用，降低非辐射复合，器件能表现出更高的开路电压和填充因子，因此具有更高的光电转换效率；且卤化铅基有机无机杂化钝化层材料由于优异的本征水、热稳定性，能明显提高钙钛矿的湿热稳定性。该方案有利于开辟一种新的钝化材料的思路，加速钙钛矿的商业化进展。

【技术实现步骤摘要】
一种原位生成水、热稳定的钝化层及具有钝化层的钙钛矿太阳能电池
本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池材料
，具体涉及一种原位生成具有自限制效应的水、热稳定的卤化铅基有机无机杂化材料钝化层及具有钝化层钙钛矿太阳能电池的制备。
技术介绍
太阳能清洁、无污染、分布广并且能量充分，光伏器件因其具有安全、清洁、成本低廉等优点成为开发利用太阳能的主要对象。新型的基于有机-无机杂化钙钛矿的光伏器件的光电转换认证效率迅速达到25.5％，在未来的发展中极有可能成为新一代的光伏市场主流。目前钙钛矿型太阳能电池的商业化主要受稳定性的限制，在钙钛矿和电荷传输层之间沉积薄界面材料的层间钝化工程是促进钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的最有效方法之一。理想的层间钝化材料应具有以下几个特点：(1)结构紧凑，形成致密覆盖层；(2)极佳的稳定性；(3)厚度薄，带隙匹配；(4)具有钝化缺陷的效果。近几年来，对二维(2D)钙钛矿、长链有机铵盐、不溶性无机盐、D-π-A分子和聚合物等几种层间材料进行了研究。然而，这些材料有些反应程度不能控制，或者不能同时满足理想层间材料的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位生成具有自限制效应的水、热稳定的卤化铅基有机无机杂化钝化层及具有钝化层钙钛矿太阳能电池的制备，其特征在于，钝化层的制备包括以下内容：/n(1)卤化铅基有机无机杂化材料钝化层是通过在钙钛矿薄膜表面上旋涂或者浸泡一种与钙钛矿中的碘化铅发生反应生成卤化铅基有机无机杂化材料的有机盐类配体溶液而生成的，该卤化铅基有机无机杂化材料的有机分子与无机网络间通过化学键，如共价键、氢键、离子键等，使得杂化配合物材料在“分子水平上”复合，在分子水平上融合两个组分优点而生成的一种新型材料；一般有机盐类配体溶液一端含有游离卤素(Cl、Br、I)中的一种，另一端含有铵盐阳离子的基团，例如四甲基铵盐、四丁基铵盐...

【技术特征摘要】
1.一种原位生成具有自限制效应的水、热稳定的卤化铅基有机无机杂化钝化层及具有钝化层钙钛矿太阳能电池的制备，其特征在于，钝化层的制备包括以下内容：
(1)卤化铅基有机无机杂化材料钝化层是通过在钙钛矿薄膜表面上旋涂或者浸泡一种与钙钛矿中的碘化铅发生反应生成卤化铅基有机无机杂化材料的有机盐类配体溶液而生成的，该卤化铅基有机无机杂化材料的有机分子与无机网络间通过化学键，如共价键、氢键、离子键等，使得杂化配合物材料在“分子水平上”复合，在分子水平上融合两个组分优点而生成的一种新型材料；一般有机盐类配体溶液一端含有游离卤素(Cl、Br、I)中的一种，另一端含有铵盐阳离子的基团，例如四甲基铵盐、四丁基铵盐等卤素季铵盐，n-甲基二苯基等苯基卤素铵盐等；
(2)有机盐类配体溶液通过反应与钙钛矿中的碘化铅共面、共边、共顶点方式，相连的卤化铅配位多面体可以形成单核/多核簇结构，或者形成一维、二维和三维结构，该材料具有优异的水、热稳定性；
(3)通过旋涂或浸泡法后处理原位反应，在钙钛矿薄膜上层生成一层致密的卤化铅基有机无机杂化材料，该水、热稳定钝化层一方面是由与钙钛矿中的碘化铅发生反应成键而产生的卤化铅基有机无机杂化材料，起到缺陷钝化的作用，另一方面生成的水热稳定钝化层能够抵御水分并抑制钙钛矿内的离子向外扩散迁移，具有保护作用，极大的提高器件的稳定性；
(4)该反应具有自限制效应，即在钙钛矿薄膜表层生成一层致密的卤化铅基有机无机杂化材料后，生成的钝化层将限制钙钛矿中深层碘化铅与盐类的反应，该钝化层位于表面，不影响载流子的传输。


2.一种原位生成具有自限制效应的水、热稳定的卤化铅基有机无机杂化材料钝化层钙钛矿太阳能电池的制备，其过程如下：
(1)将覆盖有透明导电金属氧化物的基底依次放入常规洗涤剂、去离子水、丙酮、异丙醇中进行超声清洗5～15min；
S1：进一步地，所述基底为硬质玻璃或者柔性衬底；
S2：进一步地，所述的导电金属氧化物为锡掺杂的二氧化铟(ITO)或氟掺杂的二氧化锡(FTO)；
(2)将清洗干净的基底干燥后放入紫外臭氧清洗机中处理20min或者放入等离子体清洗机中70W功率下处理5min；
(3)把制备好的电子传输层或空穴传输层前驱体溶液旋涂在导电基底上，并在设定的温度下进行退火；
S3：进一步地，所述的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗景山，王涣涣，张状，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12