一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法，包括如下步骤：前驱体溶液的制备；基底的预处理；电子传输层的制备；钙钛矿膜层的制备；修饰层的制备：将氟甲砜霉素胺碘盐溶解在IPA溶剂中，旋涂在钙钛矿膜层上得到；空穴传输层的制备；电极的制备。本发明专利技术方法可以提升钙钛矿薄膜的成膜性，提升钙钛矿电池的效率和钙钛矿电池的热稳定性，数据表明，效率提升了13％，本发明专利技术在钙钛矿模组的商业化等方面具有良好的指导意义。等方面具有良好的指导意义。等方面具有良好的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池的制备方法，特别涉及一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法。

技术介绍

[0002]作为一种清洁的能源，太阳能可以满足日益增长的全球能源需求。在众多光电器件中，钙钛矿太阳能电池由于具有较高的功率转换效率以及较低的制造成本而备受关注。
[0003]现有技术中，钙钛矿电池商业化的瓶颈主要在于电池稳定性和效率的不足，不能满足商业化电池持续工作的要求。钙钛矿电池不稳定性和低效率的来源是钙钛矿膜层中的缺陷态。钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿膜层的缺陷会降低期器件的光电效率和稳定性，限制钙钛矿电池的应用，且缺陷更多地集中在钙钛矿膜层的表面。为了减少钙钛矿薄膜的缺陷密度，提升电池的稳定性，可以通过引入添加剂等方式对膜层进行钝化和修饰，以降低缺陷态密度。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术目的是提供一种可提高电池的效率和热稳定性的基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法。
[0005]技术方案：本专利技术提供一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)前驱体溶液的制备；(2)基底的预处理；(3)电子传输层的制备；(4)钙钛矿膜层的制备；(5)修饰层的制备：将氟甲砜霉素胺碘盐溶解在IPA溶剂中，旋涂在钙钛矿膜层上得到；(6)空穴传输层的制备；(7)电极的制备。
[0007]进一步地，各层之间通过旋涂或蒸镀的方式连接。
[0008]进一步地，所述步骤(2)基底的预处理方法：ITO玻璃基底首先在去离子水中超声清洗，随后在丙酮中超声清洗，最后在异丙醇中超声清洗，随后用氮气枪吹干，并放在紫外臭氧处理器中处理。
[0009]进一步地，所述步骤(3)电子传输层的制备方法：将SnO2的胶体溶液溶解在去离子水中，将过滤后的溶液旋涂在ITO玻璃基底上，退火。
[0010]进一步地，所述步骤(4)钙钛矿膜层的制备方法：将碘化铅溶液旋涂在SnO2膜层上，干燥后将配制好的FAI/MABr/MACl溶液旋涂至PbI2膜层上，随后退火，冷却。
[0011]进一步地，所述步骤(4)钙钛矿膜层的制备方法：将甲胺铅碘溶液旋涂在SnO2膜层上，均匀地在膜层上滴加反溶剂甲苯，随后在氮气氛围下退火，冷却。
[0012]进一步地，所述步骤(4)钙钛矿膜层的制备方法：碘化铅粉末和甲胺碘粉末共同热蒸，停止热蒸发后将碘化铅和甲胺碘的混合膜层在氮气氛围下退火，充分反应生成钙钛矿后冷却备用。
[0013]进一步地，所述(6)空穴传输层的制备：将掺杂的spiro溶液旋涂在修饰过的钙钛
矿膜层上。
[0014]钙钛矿电池不稳定性和低效率的来源是钙钛矿膜层中的缺陷态。本专利技术通过引入高效的钝化基团，对缺陷态进行有效的钝化，从而降低缺陷态的密度，提升电荷的抽取和传输能力，从而提升电池的稳定性和转化效率。我们引入高效的膜层钝化剂氟甲砜霉素胺碘盐(C
10
H
14
NO3FS
·
HI)进行膜层的钝化和缺陷态密度的降低。氟甲砜霉素胺碘盐(C
10
H
14
NO3FS
·
HI)具有NH
3+
和S＝O键，钝化剂中富余或缺少的电子云可以与不同缺陷形成相互作用，针对碘空位等缺陷进行有效钝化，稳定缺陷并降低缺陷态的密度。
[0015]有益效果：本专利技术方法可以提升钙钛矿薄膜的成膜性，提升钙钛矿电池的效率和钙钛矿电池的热稳定性，数据表明，进行界面修饰的钙钛矿电池比不处理的效率提升了13％，本专利技术在钙钛矿模组的商业化等方面具有良好的指导意义。
附图说明
[0016]图1为实施例1经由氟甲砜霉素胺碘盐处理和未处理的钙钛矿电池I
‑
V曲线；
[0017]图2为实施例2经由氟甲砜霉素胺碘盐处理和未处理钙钛矿电池85℃下稳定性曲线；
[0018]图3为实施例3经由氟甲砜霉素胺碘盐处理和未处理的钙钛矿电池I
‑
V曲线。
具体实施方式
[0019]实施例1
[0020](1)前驱体溶液的制备：
[0021]前驱体溶液有二氧化锡(SnO2)胶体溶液，碘化铅(PbI2)溶液，甲眯碘/甲胺溴/甲胺氯(FAI/MABr/MACl)溶液，氟甲砜霉素胺碘盐(C
10
H
14
NO3FS
·
HI)溶液，2，2
′
，7，7
′‑
四[N，N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]‑
9，9
′‑
螺二芴(spiro
‑
OMeTAD)溶液，双三氟甲烷磺酰亚胺锂(Li
‑
TFSI)溶液。
[0022]将0.5mL的SnO2的胶体溶液溶解在2.5mL的去离子水中，震荡搅拌，并使用0.45μm的过滤芯过滤备用。
[0023]630mg的PbI2溶解在0.95mL的N
‑
N二甲基甲酰胺(DMF)和0.1mL的二甲基亚砜(DMSO)中，加热100℃搅拌30min至完全溶解，并使用0.45μm的过滤芯过滤后备用。
[0024]1100mg的FAI、110mg的MABr、和120mg的MACl粉末溶解在16mL的异丙醇溶液(IPA)中，充分搅拌至溶液澄清，并使用0.45μm的过滤芯过滤后备用。
[0025]氟甲砜霉素胺碘盐(C
10
H
14
NO3FS
·
HI)溶解在IPA溶剂中，浓度为5mg/mL。
[0026]520mg的Li
‑
TFSI溶解在1mL乙腈中，浓度为520mg/mL。72.3mg spiro
‑
oMeTAD溶解在1mL的氯苯溶液中，将17.5μL的Li
‑
TFSI溶液和28.8μL的四叔丁基吡啶加入到1mL的spiro溶液中，并使用0.45μm的过滤芯过滤后备用。
[0027](2)基底的预处理：
[0028]ITO玻璃基底首先在提去离子水中超声清洗30分钟，随后在丙酮中超声清洗30分钟，最后在异丙醇(IPA)中超声清洗30分钟，随后用氮气枪吹干，并放在紫外臭氧处理器中处理30分钟备用。
[0029](3)电子传输层的制备：
[0030]将过滤后的SnO2胶体溶液旋涂在ITO衬底上，旋涂速率为3000rpm，时间为30s，随后在150℃下退火30min。
[0031](4)钙钛矿膜层的制备：
[0032]将配好的碘化铅溶液旋涂在SnO2膜层上，速率为1600rpm，时间为40s。随后在氮气氛围下，自然干燥3分钟。随后将配制好的FAI/MABr/MACl溶液旋涂至PbI2膜层上，速度是1800rpm，时间是30s，随后在140℃下退火15min，冷却后备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)前驱体溶液的制备；(2)基底的预处理；(3)电子传输层的制备；(4)钙钛矿膜层的制备；(5)修饰层的制备：将氟甲砜霉素胺碘盐溶解在IPA溶剂中，旋涂在钙钛矿膜层上得到；(6)空穴传输层的制备；(7)电极的制备。2.根据权利要求1所述的基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于：各层之间通过旋涂或蒸镀的方式连接。3.根据权利要求1所述的基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于：所述步骤(2)基底的预处理方法：ITO玻璃基底首先在去离子水中超声清洗，随后在丙酮中超声清洗，最后在异丙醇中超声清洗，随后用氮气枪吹干，并放在紫外臭氧处理器中处理。4.根据权利要求1所述的基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于：所述步骤(3)电子传输层的制备方法：将二氧化锡(SnO2)的胶体溶液溶解在去离子水中，将过滤后的溶液旋涂在ITO玻璃基底上，退火。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛雯婷，
申请(专利权)人：江苏盛开高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：