一种双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法。本发明专利技术包括如下步骤：S1.将高温胶带贴于导电基底上，紫外臭氧处理后，撕除高温胶带，在所述导电基底上印刷制备第一层电子传输层；S2.在所述第一层电子传输层上制备第二层电子传输层；S3.将高温胶带贴于所述第二层电子传输层上，紫外臭氧处理后，撕除高温胶带，滴加钙钛矿前驱体溶液，印刷成膜，退火形成钙钛矿薄膜；S4.将高温胶带贴于所述钙钛矿薄膜上，滴加碳浆料，印刷所述碳浆料形成低温碳电极，得到所述双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能模组。本发明专利技术制备的双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组能够显著减小电子传输层与钙钛矿活性层之间的界面缺陷和漏电流，提高模组器件的能量转换效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，涉及一种双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能是大自然给予人类的清洁可再生能源，高效利用太阳能成为我国实现“碳达峰碳中和”目标的关键技术之一。硅基太阳能电池作为第一代太阳能电池技术，目前占光伏市场的主导地位。但是由于硅基太阳能电池的生产制备过程需要高能耗和高成本的工艺，因而开发高效和低成本的新型太阳能电池技术成为市场的迫切需求。
[0003]钙钛矿太阳能电池作为第三代新型光伏技术，自从2009年最早开发(3.8％光电转换效率)以来，由于其优异的载流子迁移率、高的吸收系数和低成本溶液加工等特点，经过12年的快速发展，到2021年认证的光电转换效率已经超过25％，而且大面积模组的制备也受到企业界的极大关注和积极参与，成为极具市场应用潜力的新型薄膜太阳能电池技术。
[0004]在正置结构大面积钙钛矿太阳能电池模组的制备中，通常只应用一层电子传输层，容易引起电子传输层与钙钛矿活性层之间界面缺陷多，产生漏电流增加，从而影响整个光伏模组的光电转换效率。
[0005]因此，为了解决现有单层电子传输层技术存在的不足，提高钙钛矿太阳能电池模组的光电转换效率，亟需开发一种新型钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，以满足市场应用的迫切需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的术语“低温碳电极”是指碳浆料印刷到器件上后，采用低于150℃的温度加热固化而成。
[0007]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，所述双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法包括以下步骤：
[0008]S1.将高温胶带贴于导电基底上，紫外臭氧处理后，撕除高温胶带，在所述导电基底上印刷制备第一层电子传输层；
[0009]S2.将高温胶带贴于所述第一层电子传输层上，紫外臭氧处理后，撕除高温胶带，在所述第一层电子传输层上印刷制备第二层电子传输层；
[0010]S3.将高温胶带贴于所述第二层电子传输层上，紫外臭氧处理后，撕除高温胶带，滴加钙钛矿前驱体溶液，印刷成膜，退火形成钙钛矿薄膜；
[0011]S4.将高温胶带贴于所述钙钛矿薄膜上，滴加碳浆料，印刷所述碳浆料形成低温碳电极，得到所述双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组；
[0012]其中，
[0013]所述第一层电子传输层为添加了金属盐的TiO2或SnO2，所述金属盐的质量百分比为所述第一层电子传输层的0.1％
‑
10％；
[0014]所述第二层电子传输层为添加了表面活性剂的TiO2或SnO2，所述表面活性剂的质量百分比为所述第二层电子传输层的0.1％
‑
10％。
[0015]进一步地，所述双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的钙钛矿薄膜和低温碳电极之间还含有空穴传输层，所述空穴传输层的制备方法包括以下步骤：
[0016]将空穴传输层溶液滴加到所述钙钛矿薄膜上，印刷制备空穴传输层。
[0017]进一步地，所述金属盐选自KCl、NaCl、KBr、NaBr、KI和NaI中的一种。
[0018]进一步地，所述表面活性剂选自MACl、FACl、MABr、FABr、MAI、FAI、盐酸胍、盐酸双胍中的一种。
[0019]进一步地，步骤S3中，所述钙钛矿材料为ABX3型钙钛矿，其中，A选自甲胺、甲脒、铯、铷、钾和钠中的至少一种；B选自铅、锡、锗和铋中的至少一种；X选自碘、溴和氯中的至少一种。
[0020]进一步地，所述印刷的方法选自刮涂、喷涂和狭缝涂布中的一种。
[0021]进一步地，步骤S1中，所述导电基底包括基板和透明电极，
[0022]其中，
[0023]所述基板选自柔性基板和刚性基板中的一种，
[0024]所述柔性基板材料选自聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇脂和聚醚砜树脂中的一种；所述刚性基板材料为玻璃；
[0025]所述透明电极选自氧化铟锡、掺氟氧化锡和掺铝氧化锌中的一种。
[0026]进一步地，所述空穴传输层的材料选自PTAA、P3HT、CuSCN、Spiro
‑
OMeTAD和磷中的至少一种。
[0027]进一步地，所述钙钛矿薄膜的厚度为200
‑
20000nm。
[0028]进一步地，步骤S3中，所述退火的温度为50
‑
150℃。
[0029]本专利技术的有益效果如下：
[0030]1.本专利技术公开的双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，全过程在空气中进行，使用高温单面胶带贴合后对材料进行紫外臭氧处理，不需在氮气氛围下制备，且不使用激光刻蚀划线就能实现钙钛矿活性(P2)层和顶部电极(P3)的图案化，制备条件容易实现、简单可控，节约了制造成本，本专利技术采用的刮涂印刷法在制备薄膜层时对材料的利用率高，能够实现批量制备大面积光伏组件，同时器件稳定性和良品率高，有利于大规模工业化生产。
[0031]2.本专利技术对原有单层电子传输层器件结构进行了创新，采用双添加剂双层电子传输层的新器件结构，第一层电子传输层具有提高电子传输迁移率的作用，第二层电子传输层由于添加的表面活性剂属于阳离子型，其阳离子具有与钙钛矿活性层中的阴离子静电引力，能够诱导钙钛矿薄膜成膜结晶的特点，显著减小电子传输层与钙钛矿活性层的界面缺陷和漏电流，提高了钙钛矿太阳能电池模组的光电转换效率。
[0032]3.本专利技术对工艺进行了优化，制备的钙钛矿薄膜层是一步完成的，且不需加入反溶剂，操作简便，能够快速结晶且利于晶核增长，得到成膜均匀、晶粒尺寸大的薄膜，具备反应均一和可实现规模化等优势。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例1中制备的双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池实物图。
[0034]图2为本专利技术实施例1中制备的钙钛矿薄膜的SEM电子显微镜图片；
[0035]其中，H1为钙钛矿薄膜层，H2为双添加剂双层电子传输层，H3为ITO层。
具体实施方式
[0036]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，列举如下实施例，但本专利技术并不局限于此。
[0037]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0038]本专利技术实施例中，所述双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法均在空气氛围条件下进行。
[0039]本专利技术实施例中，所述ITO玻璃基板和FTO玻璃基板购买自旭硝子玻璃公司。
[0040]本专利技术实施例中，所述高温胶带型号为3M公司7416J，宽度为2mm。
[0041]本专利技术实施例中，所述紫外臭氧处理仪器为UV照射机BZS250GF
‑
TC。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，所述双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法包括以下步骤：S1.将高温胶带贴于导电基底上，紫外臭氧处理后，撕除高温胶带，在所述导电基底上印刷制备第一层电子传输层；S2.将高温胶带贴于所述第一层电子传输层上，紫外臭氧处理后，撕除高温胶带，在所述第一层电子传输层上印刷制备第二层电子传输层；S3.将高温胶带贴于所述第二层电子传输层上，紫外臭氧处理后，撕除高温胶带，滴加钙钛矿前驱体溶液，印刷成膜，退火形成钙钛矿薄膜；S4.将高温胶带贴于所述钙钛矿薄膜上，滴加碳浆料，印刷所述碳浆料形成低温碳电极，得到所述双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组；其中，所述第一层电子传输层为添加了金属盐的TiO2或SnO2，所述金属盐的质量百分比为所述第一层电子传输层的0.1％
‑
10％；所述第二层电子传输层为添加了表面活性剂的TiO2或SnO2，所述表面活性剂的质量百分比为所述第二层电子传输层的0.1％
‑
10％。2.根据权利要求1所述双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，所述双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的钙钛矿薄膜和低温碳电极之间还含有空穴传输层，所述空穴传输层的制备方法包括以下步骤：将空穴传输层溶液滴加到所述钙钛矿薄膜上，印刷制备空穴传输层。3.根据权利要求1所述双添加剂双层电子传输层钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，所述金属盐选自KCl、NaCl、KBr、NaBr、KI和NaI中的一种。4.根据权利要求1所述双添加剂双层电子传输层钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世和，郑世昭，范荣，任禹敏，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：