钙钛矿层制备方法、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层制备方法、钙钛矿电池及叠层电池，涉及太阳能光伏技术领域。其中，在基底的第一表面制备钙钛矿前驱体层后，将基底上第一表面的钙钛矿前驱体层浸入混合溶液，基底上的第二表面不接触混合溶液，以使混合溶液向钙钛矿前驱体层扩散交换形成钙钛矿层，此时，混合物溶液可以向直接浸入的钙钛矿前驱体层不受尺寸限制的扩散，避免了旋涂法中膜层的质量均差异，以及喷涂中在液膜中引入气泡等问题，能够有效制备均匀、大面积的钙钛矿层，同时，无需精密的刀头、狭缝，以及对其他参数的精确控制，简化了工艺，降低了制备成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿层制备方法、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层制备方法、钙钛矿电池及叠层电池。

技术介绍

[0002]钙钛矿电池是一种高效的太阳能电池，其带隙宽、吸收系数高、短波光谱响应高，光电转换效率可达25.5％。采用钙钛矿电池与窄带隙的太阳能电池构成叠层电池，可以实现光谱的分配吸收，降低载流子弛豫引起的能量损失，进一步提升太阳能电池的转换效率，如结构为钙钛矿电池/硅异质结电池的叠层电池光电转换效率可达29.5％。
[0003]钙钛矿层的质量、均匀性是影响钙钛矿电池光电性能的主要因素。目前，钙钛矿电池主要采用溶液法、真空法制备钙钛矿层。溶液法主要包括旋涂法、狭缝涂布法、喷墨打印法等，旋涂法由于器件的中心与边缘存在离心力、线速度差异，而狭缝涂布法、喷墨打印法受溶液粘度、环境湿度、温度等因素极大影响溶剂的挥发性，导致制备得到的钙钛矿层质量均匀性差。而且，在涂膜、喷涂时，液膜空气(惰性气体)的接触可能引入气泡，影响成膜质量，在涂膜开始、结束时会控制涂布速度，可能导致膜层边缘处成膜不均匀。而且，溶液法需要精密的刀头、狭缝，制备过程中，需要精确控制液体的黏度、刀头高度、移动速度等，工艺控制复杂、成本高。
[0004]因此，提供一种低成本的，可实现制备大面积均匀钙钛矿层的制备方法是提升钙钛矿电池光电性能，以及基于钙钛矿电池的叠层电池光电性能提升的关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种钙钛矿层制备方法、钙钛矿电池及叠层电池，旨在提供一种低成本、可实现大面积均匀制备钙钛矿层的制备方法。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种钙钛矿层制备方法，该方法可以包括：
[0007]在基底的第一表面上制备钙钛矿前驱体层；
[0008]将所述基底的第一表面上所述钙钛矿前驱体层浸入混合溶液，所述基底上的第二表面与所述混合溶液不接触，以使所述混合溶液向所述钙钛矿前驱体层扩散交换形成钙钛矿层。
[0009]可选地，所述钙钛矿前驱体层的孔隙率范围为30％
‑
60％。
[0010]可选地，所述在基底的第一表面上制备钙钛矿前驱体层，包括：
[0011]在100℃
‑
200℃的温度范围下，在基底的第一表面上采用前驱体材料沉积制备所述钙钛矿前驱体层。
[0012]可选地，所述前驱体材料的沉积速率范围为
[0013]可选地，所述钙钛矿前驱体层的厚度范围为300nm
‑
800nm；
[0014]可选地，所述钙钛矿前驱体层的密度范围为2.2g/cm2‑
5.0g/cm2。
[0015]可选地，所述前驱体材料包括碘化铅、氯化铅、溴化铅、氯化铅、碘化铯、溴化铯、氯
化铯、碘化铷中的至少一种。
[0016]可选地，所述将所述基底的第一表面上所述钙钛矿前驱浸入混合溶液，包括：
[0017]控制浸入深度范围为10μm
‑
1000μm，将所述基底第一表面上的所述钙钛矿前驱体层浸入所述混合溶液。
[0018]可选地，所述混合溶液的浓度范围为0.5mol/ml
‑
0.7mol/ml；所述混合溶液为有机卤化物混合溶液；
[0019]所述混合溶液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。
[0020]可选地，所述将所述基底的第一表面上所述钙钛矿前驱体层浸入混合溶液之后，还包括：
[0021]对所述混合溶液的实时浓度进行检测；
[0022]在所述实时浓度超出所述浓度范围的情况下，对所述混合溶液进行补液操作，以调整所述实时浓度在所述浓度范围内。
[0023]可选地，所述将所述基底的第一表面上所述钙钛矿前驱体层浸入混合溶液之前，还包括：
[0024]在所述基底的第二表面制备保护膜。
[0025]可选地，所述基底的第一表面为绒面，所述在基底的第一表面制备钙钛矿前驱体层，包括：
[0026]在所述基底的绒面上制备共形覆盖所述绒面的钙钛矿前驱体层。
[0027]可选地，该方法可以应用于混合溶液槽，所述混合溶液槽的内壁设置有托盘，所述混合溶液槽中所述混合溶液的液面高于所述托盘，且所述液面与所述托盘的高度差小于所述基底的厚度，所述将所述基底的第一表面上所述钙钛矿前驱体层浸入混合溶液，包括：
[0028]将所述基底第一表面上所述钙钛矿前驱体层放置在所述混合溶液槽的所述托盘上，以使所述钙钛矿前驱体层浸入所述混合溶液。
[0029]第二方面，本专利技术实施例提供了一种太阳能电池制备方法，该方法可以包括：
[0030]获得衬底，所述衬底包括玻璃衬底、硅底电池、铜铟镓硒、碲化镉底电池等底电池衬底中任一种；
[0031]在所述衬底的第一表面上制备第一载流子传输层；
[0032]在所述第一载流子传输层上制备钙钛矿前驱体层；
[0033]将所述基底的第一表面上所述钙钛矿前驱体层浸入混合溶液，所述基底上的第二表面与所述混合溶液不接触，以使所述混合溶液向所述钙钛矿前驱体层扩散交换形成钙钛矿层；
[0034]在所述钙钛矿层上制备第二载流子传输层，所述第一载流子传输层与所述第二载流子传输层的导电类型不同；
[0035]在所述第二载流子传输层上制备电极。
[0036]第三方面，本专利技术实施例提供了一种钙钛矿电池，该钙钛矿电池包括钙钛矿层；
[0037]所述钙钛矿层通过如第一方面所述的制备方法制备得到。
[0038]第四方面，本专利技术实施例提供了一种叠层电池，该叠层电池包括下电池及上电池，所述上电池为钙钛矿电池，所述钙钛矿电池包括钙钛矿层；
[0039]所述钙钛矿层通过如第一方面所述的制备方法制备得到。
[0040]在本专利技术实施例中，在基底的第一表面制备钙钛矿前驱体层后，将基底上第一表面的钙钛矿前驱体层浸入混合溶液，基底上的第二表面不接触混合溶液，以使混合溶液向钙钛矿前驱体层扩散交换形成钙钛矿层，此时，混合物溶液可以向直接浸入的钙钛矿前驱体层不受尺寸限制的扩散，避免了旋涂法中膜层的质量均差异，以及喷涂中在液膜中引入气泡等问题，能够有效制备均匀、大面积的钙钛矿层，同时，无需精密的刀头、狭缝，以及对其他参数的精确控制，简化了工艺，降低了制备成本。
附图说明
[0041]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。
[0042]图1是本专利技术实施例提供的一种钙钛矿层制备方法的步骤流程图；
[0043]图2是本专利技术实施例提供的另一种钙钛矿层制备方法的步骤流程图；
[0044]图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿层制备方法，其特征在于，所述方法包括：在基底的第一表面上制备钙钛矿前驱体层；将所述基底的第一表面上所述钙钛矿前驱体层浸入混合溶液，所述基底上的第二表面与所述混合溶液不接触，以使所述混合溶液向所述钙钛矿前驱体层扩散交换形成钙钛矿层。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体层的孔隙率范围为30％
‑
60％。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述在基底的第一表面上制备钙钛矿前驱体层，包括：在100℃
‑
200℃的温度范围下，在基底的第一表面上采用前驱体材料沉积制备所述钙钛矿前驱体层。4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述前驱体材料的沉积速率范围为和/或所述钙钛矿前驱体层的厚度范围为300nm
‑
800nm；和/或，所述钙钛矿前驱体层的密度范围为2.2g/cm2‑
5.0g/cm2。5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述前驱体材料包括碘化铅、氯化铅、溴化铅、氯化铅、碘化铯、溴化铯、氯化铯、碘化铷中的至少一种。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述将所述基底的第一表面上所述钙钛矿前驱浸入混合溶液，包括：控制浸入深度范围为10μm
‑
1000μm，将所述基底第一表面上的所述钙钛矿前驱体层浸入所述混合溶液。7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述混合溶液的浓度范围为0.5mol/ml
‑
0.7mol/ml；所述混合溶液为有机卤化物混合溶液；所述混合溶液包括有机阳离子和卤素阴离子，所述有...

【专利技术属性】
技术研发人员：何永才，顾小兵，丁蕾，王永磊，董鑫，杨莹，张华，何博，
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：