钙钛矿薄膜制备方法、钙钛矿电池及叠层电池技术

本发明专利技术提供了一种钙钛矿薄膜制备方法、钙钛矿电池及叠层电池，涉及太阳能光伏技术领域。其中，在基底上蒸镀金属卤化物薄膜，并使金属卤化物薄膜的孔隙率范围为30％

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿薄膜制备方法、钙钛矿电池及叠层电池


[0001]本专利技术涉及太阳能光伏
，特别是涉及一种钙钛矿薄膜制备方法、钙钛矿电池及叠层电池。

技术介绍

[0002]钙钛矿由于其优秀的光电特性、可调带隙、低加工成本等特点，被用于叠层电池中，以通过不同带隙的吸收层叠加降低光电转换过程的热损失，如钙钛矿电池与单晶硅异质结电池串联形成的二端叠层电池效率高达29.5％，并且有突破30％的潜力。
[0003]目前，钙钛矿电池的钙钛矿薄膜常先蒸镀金属卤化物薄膜，再旋涂甲眯氢碘酸盐、甲胺氢溴酸盐等前驱体溶液使其反应形成钙钛矿薄膜，但是，蒸镀得到的金属卤化物薄膜通常为片状结构、致密度高，前驱体溶液难以充分渗透下层，导致与金属卤化物薄膜无法充分反应，使制备得到的钙钛矿薄膜中存在碘化铅残留、有机卤素表面富集等问题，影响叠层电池的转换效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种钙钛矿薄膜制备方法、钙钛矿电池及叠层电池，旨在使得有机卤化物与金属卤化物薄膜充分反应，以提高制备钙钛矿薄膜的质量，从而提高电池的转换效率。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种钙钛矿薄膜制备方法，该方法可以包括：
[0006]在基底上蒸镀金属卤化物薄膜，所述金属卤化物薄膜的孔隙率范围为30％
‑
60％；
[0007]将所述金属卤化物薄膜与有机卤化物接触，以使所述有机卤化物向所述金属卤化物薄膜扩散交换形成钙钛矿薄膜。
[0008]可选地，所述金属卤化物薄膜的颗粒呈球状或椭球状；
[0009]可选地，所述金属卤化物薄膜的颗粒粒径范围为50nm
‑
200nm；
[0010]可选地，所述金属卤化物薄膜的厚度范围为300nm
‑
1000nm。
[0011]可选地，所述在基底上蒸镀金属卤化物薄膜，包括：
[0012]在80℃
‑
250℃的沉积温度下，在所述基底上蒸镀金属卤化物，制备金属卤化物薄膜。
[0013]可选地，所述金属卤化物包括碘化铅、氯化铅、溴化铅、碘化铯、溴化铯、氯化铯、碘化铷中的至少一种。
[0014]可选地，所述有机卤化物包括有机阳离子和卤素阴离子，所述有机阳离子包括甲胺阳离子和甲脒阳离子中的至少一个，所述卤素阴离子包括氯离子、溴离子和碘离子中的至少一个。
[0015]可选地，所述基底具有绒面结构，所述在基底上蒸镀金属卤化物薄膜，包括：
[0016]在所述基底的绒面结构上蒸镀共形覆盖所述绒面结构的金属卤化物薄膜。
[0017]可选地，所述绒面结构为金字塔，所述金字塔尺寸范围为0.5μm
‑
10μm。
[0018]可选地，所述有机卤化物为有机卤化物溶液，所述将所述基底上所述金属卤化物薄膜与有机卤化物接触，包括：
[0019]将所述基底上所述金属卤化物薄膜浸入所述有机卤化物溶液，所述基底背离所述金属卤化物薄膜的表面与所述有机卤化物溶液不接触，所述有机卤化物溶液的浓度范围为0.5mol/ml
‑
0.7mol/ml；
[0020]可选地，所述有机卤化物为有机卤化物蒸气，所述将所述基底上所述金属卤化物薄膜与有机卤化物接触，包括：
[0021]将所述基底上所述金属卤化物薄膜置于所述有机卤化物蒸气的气氛中，所述基底背离所述金属卤化物薄膜的表面与所述有机卤化物蒸气不接触。
[0022]可选地，所述将所述金属卤化物薄膜与有机卤化物接触之前，还包括：
[0023]在所述基底背离所述金属卤化物薄膜的表面制备保护膜。
[0024]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种钙钛矿电池，该钙钛矿电池包括钙钛矿薄膜；
[0025]所述钙钛矿薄膜通过如第一方面所述的制备方法制备得到。
[0026]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种叠层电池，该叠层电池包括上电池及下电池，所述上电池为钙钛矿电池，所述钙钛矿电池包括钙钛矿薄膜；
[0027]所述钙钛矿薄膜通过第一方面所述的制备方法制备得到。
[0028]在本专利技术实施例中，在基底上蒸镀金属卤化物薄膜，并使金属卤化物薄膜的孔隙率范围为30％
‑
60％，以使金属卤化物呈现疏松多孔的状态，此时，将金属卤化物薄膜与有机卤化物接触，在疏松多孔的状态下有机卤化物能够充分接触、渗透金属卤化物薄膜，在有机卤化物向金属卤化物扩散交换形成钙钛矿薄膜后，使得制备得到的钙钛矿薄膜中金属卤化物残留低、有机卤化物表面富集少，钙钛矿薄膜质量高，有效提高电池的转换效率。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本专利技术实施例提供的一种钙钛矿薄膜制备方法的步骤流程图；
[0031]图2是本专利技术实施例提供的另一种钙钛矿薄膜制备方法的步骤流程图；
[0032]图3是本专利技术实施例提供的又一种钙钛矿薄膜的制备方法的步骤流程图；
[0033]图4是本专利技术实施例提供的一种太阳电池制备方法的步骤流程图；
[0034]图5是本专利技术实施例提供的一种钙钛矿/异质结叠层电池的结构示意图；
[0035]图6是本专利技术实施例提供的对比电池上碘化铅薄膜的扫描电镜图；
[0036]图7是本专利技术实施例提供的样品电池1上碘化铅薄膜的扫描电镜图；
[0037]图8是本专利技术实施例提供的样品电池2上碘化铅薄膜的扫描电镜图；
[0038]图9是本专利技术实施例提供的平面衬底上碘化铅薄膜的扫描电镜图；
[0039]图10是本专利技术实施例提供的一种电流密度
‑
电压曲线示意图。
[0040]附图标记说明：
[0041]1‑
异质结底电池；2
‑
透明导电层；3
‑
空穴传输层；4
‑
钙钛矿薄膜；5
‑
电子传输层；6
‑
缓冲层；7
‑
ITO导电层；8
‑
银电极。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]参照图1，图1示出了本专利技术实施例提供的一种钙钛矿薄膜制备方法的步骤流程图，该方法可以包括：
[0044]步骤101、在基底上蒸镀金属卤化物薄膜，所述金属卤化物薄膜的孔隙率范围为30％
‑
60％。
[0045]本专利技术实施例中，根据太阳能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，所述方法包括：在基底上蒸镀金属卤化物薄膜，所述金属卤化物薄膜的孔隙率范围为30％
‑
60％；将所述金属卤化物薄膜与有机卤化物接触，以使所述有机卤化物向所述金属卤化物薄膜扩散交换形成钙钛矿薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属卤化物薄膜的颗粒呈球状或椭球状；和/或，所述金属卤化物薄膜的颗粒粒径范围为50nm
‑
200nm；和/或，所述金属卤化物薄膜的厚度范围为300nm
‑
1000nm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在基底上蒸镀金属卤化物薄膜，包括：在80℃
‑
250℃的沉积温度下，在所述基底上蒸镀金属卤化物，制备金属卤化物薄膜。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属卤化物包括碘化铅、氯化铅、溴化铅、碘化铯、溴化铯、氯化铯、碘化铷中的至少一种；和/或，所述有机卤化物包括有机阳离子和卤素阴离子，所述有机阳离子包括甲胺阳离子和甲脒阳离子中的至少一个，所述卤素阴离子包括氯离子、溴离子和碘离子中的至少一个。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基底具有绒面结构，所述在基底上蒸镀金属卤化物薄膜，包括：在所述基底的绒面结构上蒸镀共形覆盖所述绒面结构的金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾小兵，何永才，丁蕾，王永磊，何博，张富，李勃超，
申请(专利权)人：西安隆基乐叶光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：