一种化合物、钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种化合物、钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池包括基底层、钙钛矿光吸收层、两层载流子传输层以及顶电极层，钙钛矿光吸收层位于两个传输层之间；还包括修饰层，修饰层位于钙钛矿光吸收层与一层传输层之间；修饰层的化学成分包括卤化稠杂环铵盐。该钙钛矿薄膜太阳能电池的卤化稠杂环铵盐修饰层，可在钙钛矿光吸收层的表面引入额外的卤素源，从而有效钝化钙钛矿吸收层表面的缺陷，抑制载流子非辐射复合，提高载流子传输性能；同时，该太阳能电池无论是在制备过程中还是在成品工作过程中都能耐受100℃下的温度。该太阳能电池具有良好的光电转换效率和稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种化合物、钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，具体而言，涉及一种化合物、钙钛矿 薄膜太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，卤化物钙钛矿材料备受关注，其独特的性能和成分多样性为学 术界和工业界提供了无限的开发空间。目前，钙钛矿太阳能电池的光电转化 效率记录已达到25.5％，显示出与晶硅太阳能电池竞争的巨大潜力。卤化物 钙钛矿也正是因为优越的光电性能，再加上较低的成本，成为最有希望的下 一代光伏材料。
[0003]然而，溶液处理的钙钛矿薄膜通常是多晶的，这意味着它们包含大量的 缺陷，尤其是在钙钛矿晶界和表面。这些缺陷不仅会引起载流子的复合，还 会诱导钙钛矿光吸收层薄膜的降解，从而降低钙钛矿太阳能电池的效率和稳 定性。这极大地影响了钙钛矿太阳能电池产业化的进程。现行钙钛矿太阳能 电池制备技术往往难以兼顾电池的高效率和高稳定性。如目前高效率钙钛矿 太阳能电池中普遍使用的苯基乙胺氢碘酸盐修饰层,该修饰层存在与钙钛矿 间的反应，使电池在加热超过50℃时即发生不可逆的性能退化。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种化合物、钙钛矿薄膜太阳能电池 及其制备方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种用于钙钛矿薄膜太阳能电池的化合物，所述化合物为卤 化稠杂环铵盐。
[0007]进一步，所述卤化稠杂环铵盐的化学通式为：
[0008]R
‑
(CH2)
n
‑
NH
3+
X
‑
；
[0009]其中，R为取代或未取代的吲哚基、喹啉基、嘌呤基、苯并呋喃基、异 喹啉基、喋啶基中的一种；R上取代基为烷基、烷氧基、氨基、羟基、酰基 及卤素取代基中的一种或多种；
[0010]‑
(CH2)
n
‑
为n的值为0～8的直链或支链的亚烷基；
[0011]X为氯、溴、碘中的一种。
[0012]进一步，所述卤化稠杂环铵盐为碘化吲哚基乙铵、溴化吲哚基乙铵、氯 化吲哚基乙铵、碘化喹啉基乙铵、碘化苯并呋喃基乙铵或碘化嘌呤基乙铵。
[0013]本专利技术提供一种钙钛矿薄膜太阳能电池，包括基底层、钙钛矿光吸收层 以及顶电极层，所述钙钛矿光吸收层位于所述基底层和所述顶电极层之间； 还包括修饰层，所述修饰层位于所述钙钛矿光吸收层与所述顶电极层之间； 所述修饰层的成分为如上述的化合物。
[0014]进一步，所述基底层与所述钙钛矿光吸收层之间、和/或所述修饰层与 所述顶电极层之间设有传输层。
[0015]进一步，所述基底层为透明导电基底玻璃或叠层电池中的底电池；所述 透明导电基底玻璃为氧化铟锡玻璃或氟掺杂氧化锡玻璃中的一种；所述叠层 电池中的底电池为硅底电池、铜铟镓硒底电池、碲化镉底电池或钙钛矿底电 池中的一种。
[0016]进一步，所述钙钛矿光吸收层的化学成分包括FAPbI3、MAPbI3、 FA
x
MA1‑
x
PbI3、FA
x
MA1‑
x
PbI
a
Br3‑
a
、FA
x
Cs
y
MA1‑
x
‑
y
PbI3或FA
x
Cs
y
MA1‑
x
‑
y
PbI
a
Br3‑
a
中的一种；其中，0<x<1,0<y<1，且x+y＜1；0<a<3。
[0017]进一步，所述顶电极层为金属电极、碳电极或透明电极中的一种。
[0018]本专利技术提供一种如上述的钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下 步骤：
[0019]分别配制所述钙钛矿光吸收层和所述修饰层的前驱体溶液，先在所述基 底层上进行所述钙钛矿光吸收层的前驱体溶液的涂覆和退火处理，形成所述 钙钛矿光吸收层，再在所述钙钛矿光吸收层上进行所述修饰层的前驱体溶液 的涂覆和退火处理，形成所述修饰层，最后通过蒸镀工艺或印刷工艺在所述 修饰层上制备所述顶电极层。
[0020]进一步，所述修饰层的前驱体溶液为卤化稠杂环铵盐溶液；所述卤化稠 杂环铵盐溶液的浓度为0.01wt％～1wt％。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]1)本专利技术的用于钙钛矿薄膜太阳能电池的化合物，其结构以卤化稠杂 环铵盐为主要成分，以该化合物作为修饰层，可在钙钛矿光吸收层的表面引 入额外的卤素源，从而有效钝化钙钛矿吸收层表面的缺陷，抑制载流子非辐 射复合，提高载流子传输性能。
[0023]2)本专利技术的钙钛矿薄膜太阳能电池，其修饰层中的卤化稠杂环铵盐能 够通过分子间π
‑
π堆叠形成的致密分子层能有效抑制钙钛矿中碘离子的迁 移，从而提高钙钛矿光吸收层的稳定性；由于稠杂环基较大的基团体积和更 强的分子间相互作用力，钙钛矿太阳能电池无论是在制备过程中还是在成品 工作过程中都能耐受100℃以下的温度。基于卤化稠杂环铵盐修饰的钙钛矿 薄膜太阳能电池的光电转换效率和稳定性都得到了提高。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的实施例1中的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术的实施例1与对比例的钙钛矿太阳能电池的J
‑
V曲线对比 图；
[0026]图3为本专利技术的实施例1与对比例的钙钛矿太阳能电池的长期稳定性曲 线对比图。
[0027]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0028]1、基底层，2、第一传输层，3、钙钛矿光吸收层，4、修饰层，5、第 二传输层。
具体实施方式
[0029]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0030]本专利技术的钙钛矿薄膜太阳能电池，包括基底层1和顶电极层6，基底层 1与顶电极层6之间依次设有钙钛矿光吸收层3和修饰层4；还包括至少一 个传输层，每个传输层位于基底层1与钙钛矿光吸收层3之间，或位于修饰 层4和顶电极层6之间；修饰层4的化学成分包括卤化稠杂环铵盐。
[0031]本专利技术的卤化稠杂环铵盐的化学通式为：
[0032]R
‑
(CH2)
n
‑
NH
3+
X
‑
；
[0033]其中，R为吲哚基、喹啉基、嘌呤基、苯并呋喃基、异喹啉基、喋啶基 等稠杂环取代基中的一种或多种，具体的化学结构式分别为：
[0034][0035](CH2)
n
为n的值为0～8的直链或支链的烷基；X为氯、溴、碘中的一种 或多种。
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钙钛矿薄膜太阳能电池的化合物，其特征在于，所述化合物为卤化稠杂环铵盐。2.根据权利要求1所述一种用于钙钛矿薄膜太阳能电池的化合物，其特征在于，所述卤化稠杂环铵盐的化学通式为：R
‑
(CH2)
n
‑
NH
3+
X
‑
；其中，R为取代或未取代的吲哚基、喹啉基、嘌呤基、苯并呋喃基、异喹啉基、喋啶基中的一种；R上取代基为烷基、烷氧基、氨基、羟基、酰基及卤素取代基中的一种或多种；
‑
(CH2)
n
‑
为n的值为0～8的直链或支链的亚烷基；X为氯、溴、碘中的一种。3.根据权利要求2所述一种用于钙钛矿薄膜太阳能电池的化合物，其特征在于，所述卤化稠杂环铵盐为碘化吲哚基乙铵、溴化吲哚基乙铵、氯化吲哚基乙铵、碘化喹啉基乙铵、碘化苯并呋喃基乙铵或碘化嘌呤基乙铵。4.一种钙钛矿薄膜太阳能电池，包括基底层(1)、钙钛矿光吸收层(3)以及顶电极层(6)，所述钙钛矿光吸收层(3)位于所述基底层(1)和所述顶电极层(6)之间；其特征在于，还包括修饰层(4)，所述修饰层(4)位于所述钙钛矿光吸收层(3)与所述顶电极层(6)之间；所述修饰层(4)的成分为如权利要求1～3任意一项所述的化合物。5.根据权利要求4所述一种钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述基底层(1)与所述钙钛矿光吸收层(3)之间、和/或所述修饰层(4)与所述顶电极层(6)之间设有传输层。6.根据权利要求4所述一种钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述基底层(1)为透明导电基底玻璃或叠层电池中的底电池；所述透明导电基底玻璃为氧化铟锡玻璃或氟掺杂氧化锡玻璃中的一种；所述叠层电池中的底电池为硅底电池、铜铟镓硒底电池、碲化镉底电池或钙钛矿底电池中的一种。7.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：周欢萍，张钰，宰华超，
申请(专利权)人：北京协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：