一种溶剂预辅助制备无电荷传输层钙钛矿太阳能电池的方法技术

本发明专利技术公开了一种溶剂预辅助制备无电荷传输层钙钛矿太阳能电池的方法。钙钛矿材料自身具有双极性电荷传输的特性，意味着电子传输层和空穴传输层对钙钛矿太阳能电池来说并不是必要的。它们的使用会引起钙钛矿太阳能电池价格昂贵及不稳定性问题。消除电荷传输层可以节省材料成本，并且减少电荷传输层的涂层工艺。本发明专利技术采用新型的溶液预辅助生长的方式，在3D钙钛矿薄膜与透明电极之间原位制备2D钙钛矿材料，形成2D

【技术实现步骤摘要】
一种溶剂预辅助制备无电荷传输层钙钛矿太阳能电池的方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿太阳能电池
，涉及一种溶剂预辅助制备无电荷传输层钙钛矿太阳能电池的方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells，缩写为PSCs)，作为第三代太阳能电池已成为光伏领域的研究热点，认证效率以达到25.5％[https://www.nrel.gov/pv/cell
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efficiency.html]。典型的钙钛矿太阳能电池通常将吸光层钙钛矿材料置于电子传输层(ETL)和空穴传输层(HTL)之间。在工作过程中，钙钛矿材料吸光产生电子和空穴。在相邻层间自建场驱动下，电子和空穴分别转移到电子传输层和空穴传输层，最终转移到相应的电极形成光电流。电子传输层能够收集电子并阻挡空穴，通常由金属氧化物、金属硫化物或富勒烯衍生物等构成。空穴传输层可以收集空穴并阻挡电子，通常包括有机小分子、有机高分子及无机化合物。
[0003]钙钛矿材料自身具有双极性电荷传输的特性，即同时传输电子和空穴，这意味着电子传输层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溶剂预辅助制备无电荷传输层钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，步骤如下：采用溶液预辅助生长的方式，在3D钙钛矿薄膜与透明电极之间原位制备2D钙钛矿材料，将大体积有机胺盐的溶液涂于透明导电基底表面；根据2D钙钛矿材料能级调控的性质，通过调节胺盐的种类及浓度，精准控制2D钙钛矿材料带隙结构，使其与3D钙钛矿材料形成具有Ⅱ型能级对准结构，以此传输电子或空穴；无电荷传输层器件的制备分为以下4类：无电子传输层器件结构、无空穴传输层器件结构、碳基最简单器件结构和最简单器件结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，无电子传输层器件结构：选用导带位置低于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料，将其原位制备于3D钙钛矿层与透明导电基底之间，形成的2D
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3D异质结材料以Ⅱ型能级对准的方式传输电子，制备无电子传输层器件；具体步骤如下：步骤(1)、透明导电基底的清洗及处理步骤(2)、2D
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3D异质结钙钛矿薄膜制备1)钙钛矿前驱液的制备：将组成为ABX3药品溶于溶剂中，配置成浓度为0.7
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1.5M的溶液A，在温度为25
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35℃的条件下，搅拌2
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5h，然后以0.22μm孔径的滤膜过滤后制得钙钛矿前驱液；2)大体积有机胺盐溶液的制备：将导带位置低于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料溶于溶剂中，制得浓度为200
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700mg/mL的溶液B，在温度为25
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35℃的条件下搅拌2
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5h，然后用孔径为0.22μm的滤膜过滤得到大体积有机胺盐溶液；3)2D
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3D异质结钙钛矿薄膜的沉积：将步骤1)中制备的大体积有机胺盐溶液及步骤2)中制备的钙钛矿前驱液依次涂在透明导电基底上，反应使2D钙钛矿形成于透明导电基底与3D钙钛矿之间，制备成2D
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3D异质结钙钛矿薄膜；步骤(3)、空穴传输层制备在2D
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3D异质结钙钛矿薄膜表面沉积空穴传输层；步骤(4)、金属对电极制备将上述步骤制备的装置放进掩模版，在真空蒸镀仓内，蒸镀金属电极。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，无空穴传输层器件结构：选用价带位置高于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料，将其原位制备于3D钙钛矿与透明导电基底之间，该2D
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3D异质结材料以Ⅱ型能级对准的方式传输空穴，制备无空穴传输层器件；具体步骤如下：步骤(1)：透明导电基底的清洗及处理步骤(2)2D
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3D异质结钙钛矿材料制备1)钙钛矿前驱液的制备：将组成为ABX3药品溶于溶剂中，配置成浓度为0.7
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1.5M的溶液A，在温度为25
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35℃的条件下，搅拌2
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5h，然后以0.22μm孔径的滤膜过滤后制得钙钛矿前驱液；2)大体积有机胺盐溶液的制备：将价带位置高于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料溶于溶剂中，制得浓度为200
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700mg/mL的溶液B，在温度为25
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35℃的条件下搅拌2
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5h，然后用
孔径为0.22μm的滤膜过滤得到大体积有机胺盐溶液；3)2D
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3D异质结钙钛矿薄膜的沉积：将大体积有机胺盐溶液涂在透明导电基底上再沉积钙钛矿层，制备成2D
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3D异质结钙钛矿薄膜；步骤(3)电子传输层制备在2D
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3D异质结钙钛矿薄膜表面沉积电子传输层；步骤(4)金属对电极制备将上述步骤制备的装置放进掩模版，在真空蒸镀仓内，蒸镀金属电极。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，碳基最简单器件结构：选用以Ⅱ型能级对准的方式传输电子的2D
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3D异质结钙钛矿，以碳材料作为空穴传输层与对电极制备最简单PSCs，其器件结构为ITO/2D
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3D PVK/C；具体步骤如下：步骤(1)、透明导电基底的清洗及处理步骤(2)、2D
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3D异质结钙钛矿薄膜制备1)钙钛矿前驱液的制备：将组成为ABX3药品溶于溶剂中，配置成浓度为0.7
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1.5M的溶液A，在温度为25
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35℃的条件下，搅拌2
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5h，然后以0.22μm孔径的滤膜过滤后制得钙钛矿前驱液；2)大体积有机胺盐溶液的制备：将导带位置低于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料溶于溶剂中，制得浓度为200
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700mg/mL的溶液B，在温度为25
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35℃的条件下搅拌2
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5h，然后用孔径为0.22μm的滤膜过滤得到大体积有机胺盐溶液；3)2D
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3D异质结钙钛矿薄膜的沉积：将步骤1)中制备的大体积有机胺盐溶液及步骤2)中制备的钙钛矿前驱液依次涂在透明导电基底上，反应使2D钙钛矿形成于透明导电基底与3D钙钛矿之间，制备成2D
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3D异质结钙钛矿薄膜；步骤(3)、碳电极制备，制备碳电极。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最简单器件结构：选用以Ⅱ型能级对准的方式传输空穴的2D
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3D钙钛矿材料，利用改良反溶剂法在2D
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3D钙钛矿表面形成另外一层2D钙钛矿材料，制备2D
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3D
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2D异质结钙钛矿薄膜；调节反溶剂中胺盐的种类及浓度，使其在贴近对电极一侧，3D

【专利技术属性】
技术研发人员：高立国，苏英杰，马廷丽，徐才，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：