本发明专利技术公开了一种低陷阱态的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，包括依次层状设置的导电玻璃层、电子传输层、修饰层、钙钛矿多晶膜、空穴传输层和金属电极层，修饰层为四甲基六氟磷酸铵在钙钛矿多晶膜底部进行离子交换之后形成的化合物。四甲基六氟磷酸铵在钙钛矿多晶膜的底部进行离子交换形成了复合化合物，该复合化合物降低了电子传输层和钙钛矿多晶膜界面处的陷阱态，进而减少了界面的能量偏移，降低了电子传输层和钙钛矿多晶膜之间的电势差，从而减少了界面处载流子非辐射复合，有利于电荷传输。离子交换后还引发了修饰层和钙钛矿多晶膜的晶格膨胀，相应钙钛矿多晶膜的晶粒尺寸提升，钙钛矿多晶膜的结晶度和稳定性都有较为明显的改善。显的改善。显的改善。
【技术实现步骤摘要】
一种低陷阱态的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种低陷阱态的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于钙钛矿太阳能电池。
技术介绍
[0002]相比于传统单晶硅太阳能电池，以及染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池等新型薄膜太阳能电池，钙钛矿太阳能电池由于其制备方式简单、工艺多样、成本低廉、可制备柔性器件等优势，有利于未来产业化，能够满足更加丰富的市场需求。此外钙钛矿材料本身具有长的载流子扩散长度、合适的带隙以及低激子结合能，受到科研以及产业界的高度重视。钙钛矿材料从2009年开始用于太阳能电池，初始效率为3.8％，直到最近，光电效率已经达到25.5％，发展极其迅速，创造了光伏领域的历史。不幸的是，钙钛矿太阳能电池虽然是下一代光伏器件的理想选择，然而由于目前制备技术制约，钙钛矿吸光层薄膜基本为多晶薄膜，不可避免的会导致钙钛矿内部和界面层之间存在着缺陷陷阱，这将会捕获载流子，导致器件性能的降低，甚至影响器件的性能。
技术实现思路
[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种低陷阱态的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
[0004]解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种低陷阱态的钙钛矿太阳能电池，包括依次层状设置的导电玻璃层、电子传输层、修饰层、钙钛矿多晶膜、空穴传输层和金属电极层，修饰层为四甲基六氟磷酸铵在钙钛矿多晶膜底部进行离子交换之后形成的化合物。
[0006]本专利技术的有益效果为：
[0007]四甲基六氟磷酸铵在钙钛矿多晶膜的底部进行离子交换形成了复合化合物，该复合化合物降低了电子传输层和钙钛矿多晶膜界面处的陷阱态，进而减少了界面的能量偏移，降低了电子传输层和钙钛矿多晶膜之间的电势差，从而减少了界面处载流子非辐射复合，有利于电荷传输。离子交换后还引发了修饰层和钙钛矿多晶膜的晶格膨胀，相应钙钛矿多晶膜的晶粒尺寸提升，钙钛矿多晶膜的结晶度和稳定性都有较为明显的改善。
[0008]本专利技术所述钙钛矿多晶膜材质为FAPbI3。
[0009]一种低陷阱态的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
[0010]步骤S1：在导电玻璃层上制备电子传输层；
[0011]步骤S2：配置四甲基六氟磷酸铵溶液和钙钛矿前驱体溶液，将四甲基六氟磷酸铵溶液旋涂至电子传输层上，四甲基六氟磷酸铵溶液旋涂完成后直接旋涂钙钛矿前驱体溶液，之后进行退火，以形成修饰层和钙钛矿多晶膜；
[0012]步骤S3：在钙钛矿多晶膜表面依次制备空穴传输层和金属电极层。
[0013]本专利技术四甲基六氟磷酸铵溶液和钙钛矿前驱体溶液的溶剂成分相同。
[0014]本专利技术四甲基六氟磷酸铵溶液的配置方法如下：将四甲基六氟磷酸铵溶解于DMF和DMSO的混合溶剂中进行搅拌，以得到10mg/ml的四甲基六氟磷酸铵溶液。
[0015]本专利技术钙钛矿前驱体溶液的配置方法如下：将FAI和PbI2以摩尔比1:1混合溶解于DMF和DMSO的混合溶剂中，以形成浓度为1.4M的FAPbI3前驱体溶液，将MAI和PbBr2以摩尔比1:1混合溶解于DMF和DMSO的混合溶剂中，以形成浓度为1.4M的MAPbIBr2前驱体溶液，将300微升FAPbI3前驱体溶液、15微升MAPbIBr2前驱体溶液和8mg MACl粉末进行混合，形成钙钛矿前驱体溶液。
[0016]本专利技术步骤S2全程在氮气氛围中进行。
[0017]本专利技术步骤S2中，四甲基六氟磷酸铵溶液的旋涂时间为30s，转速为5000rpm，钙钛矿前驱体溶液的旋涂时间为30s，转速为4000rpm。
[0018]本专利技术所述电子传输层材质为二氧化锡。
[0019]本专利技术的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
[0020]下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：
[0021]图1为本专利技术对比实施例1和实施例1中二氧化锡的XPS图(O1s)；
[0022]图2为本专利技术对比实施例1和实施例1中TMAPF6的XPS图(F1s)；
[0023]图3为FAPbI3和DMSO的混合溶液在添加四甲基六氟磷酸铵前后的1H NMR图；
[0024]图4为四甲基六氟磷酸铵和DMSO的混合溶液在添加FAPbI3前后的
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F NMR图；
[0025]图5为四甲基六氟磷酸铵、本专利技术对比实施例1和实施例1中FTIR图；
[0026]图6为本专利技术对比实施例1和实施例1中PbI2对应的XRD强度随时间变化图；
[0027]图7为本专利技术对比实施例1和实施例1中钙钛矿多晶膜归一化UV
‑
vis吸收强度随时间变化(600nm)；
[0028]图8为本专利技术对比实施例1、3、4和实施例1中钙钛矿多晶膜归一化UV
‑
vis吸收强度随时间变化(600nm)；
[0029]图9为本专利技术对比实施例1、3、4和实施例1中PbI2对应的XRD强度随时间变化图；
[0030]图10为本专利技术对比实施例1和实施例1中太阳能电池的IPCE曲线；
[0031]图11为本专利技术对比实施例1和实施例1中太阳能电池的效率稳定性曲线；
[0032]图12为本专利技术对比实施例1和实施例1中太阳能电池的效率分布统计图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合本专利技术实施例的附图对本专利技术实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本专利技术的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0034]在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]对比实施例1：
[0036]本对比实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
[0037]步骤S1：将商业购买的150mg/ml二氧化锡纳米粒子水溶液用去离子水稀释，磁力搅拌4小时后进行抽滤，以获得30mg/ml的二氧化锡纳米粒子水溶液，然后旋涂至导电玻璃层上，旋涂时间为30s，转速为4000rpm，在150℃条件下干燥30min，得到电子传输层；
[0038]步骤S2：将FAI和PbI2以摩尔比1:1混合溶解于DMF和DMSO(体积比4：1)的混合溶剂中，以形成浓度为1.4M的FAPbI3前驱体溶液，将MAI和PbBr2以摩尔比1:1混合溶解于DMF和DMSO(体积比9:1)的混合溶剂中，以形成浓度为1.4M的MAPbIBr2前驱体溶液，将300微升FAPbI3前驱体溶液、15微升MAPbIBr2前驱体溶液和8mg MACl粉末进行混合，形成钙钛矿前驱体溶液，将钙钛矿前驱体溶液旋涂至本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低陷阱态的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括依次层状设置的导电玻璃层、电子传输层、修饰层、钙钛矿多晶膜、空穴传输层和金属电极层，修饰层为四甲基六氟磷酸铵在钙钛矿多晶膜底部进行离子交换之后形成的化合物。2.根据权利要求1所述的低陷阱态的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿多晶膜材质为FAPbI3。3.一种低陷阱态的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在导电玻璃层上制备电子传输层；步骤S2：配置四甲基六氟磷酸铵溶液和钙钛矿前驱体溶液，将四甲基六氟磷酸铵溶液旋涂至电子传输层上，四甲基六氟磷酸铵溶液旋涂完成后直接旋涂钙钛矿前驱体溶液，之后进行退火，以形成修饰层和钙钛矿多晶膜；步骤S3：在钙钛矿多晶膜表面依次制备空穴传输层和金属电极层。4.根据权利要求3所述的低陷阱态的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，四甲基六氟磷酸铵溶液和钙钛矿前驱体溶液的溶剂成分相同。5.根据权利要求4所述的低陷阱态的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，四甲基六氟磷酸铵溶液的配置方法如下：将四甲基六氟磷酸铵溶解于DMF和DMSO的混合...
【专利技术属性】
技术研发人员：章泽群，张京，郭同辉，赵瑞，邓志强，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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