【技术实现步骤摘要】
叠层电池用高开压宽带隙钙钛矿顶电池的制备方法
[0001]本专利技术属于钙钛矿太阳电池领域,具体涉及叠层电池用高开压宽带隙钙钛矿顶电池的制备方法。
技术背景
[0002]金属卤化物钙钛矿材料因其高吸光系数,带隙可调,高载流子迁移率以及较长的载流子扩散长度得到各国科研人员的广泛研究。随着钙钛矿电池制备技术及工艺的不断进步,其光电转换效率已经从最初的3.8%迅速提升到25.5%。然而为了突破肖克利
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奎伊瑟理论极限,多结太阳能电池应运而生,成为提升光伏器件转换效率的重要途径,结合具有低成本的钙钛矿和工艺成熟的晶体硅,有希望在已经大规模商业化应用的晶体硅太阳能电池技术的基础上,大幅提升器件的转率效率。为了与晶体硅进行叠层以获得更高的转换效率,最关键的是制备高性能的宽带隙钙钛矿太阳能电池,然而,溴含量高的宽带隙钙钛矿薄膜的表界面存在较高的缺陷态密度,导致其存在很严重的开路电压损失的问题,从而使其性能表现远不如预期。采用两步法制备钙钛矿太阳能电池,制备的薄膜形貌更加可控,钙钛矿的晶粒更大且更均匀,可以获得更高质量的宽带隙钙钛矿薄膜,结合合适的钝化剂来减少宽带隙钙钛矿薄膜中的缺陷,降低由缺陷诱导的非辐射复合,从而进一步降低开路电压损失。因此,探索更成熟的工艺条件和钝化剂是改善宽带隙钙钛矿太阳能电池以及叠层电池性能的有效手段。
技术实现思路
[0003]本专利技术目的旨在进一步提升宽带隙钙钛矿薄膜的质量以及减少宽带隙钙钛矿薄膜的缺陷态密度,从而提升宽带隙钙钛矿太阳电池的开路电压及性能,为透明单结太 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.叠层电池用高开压宽带隙钙钛矿顶电池的制备方法,其特征在于所述高开压宽带隙钙钛矿电池的宽带隙钙钛矿吸收层通过两步法制备,首先获得金属卤化物薄膜,然后在其上制备有机卤化物薄膜并使二者反应制备宽带隙钙钛矿吸收层,并采用钝化剂消除宽带隙钙钛矿吸收层的表界面缺陷,以获得高开压和高性能宽带隙钙钛矿太阳电池器件,为透明单结太阳电池或高效多结叠层太阳电池应用奠定基础。2.根据权利要求1所述的叠层电池用高开压宽带隙钙钛矿顶电池的制备方法,其特征在于所述的宽带隙钙钛矿吸收层带隙范围可以是但不局限于:1.6eV
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2.9eV。所述的宽带隙钙钛矿吸收层材料具有ABX3结构,其中A位阳离子为锂、钠、钾、铷、铯、胺基、脒基、胍基化合物中的至少一种;B位阳离子为Pb
2+
、Sn
2+
、Ge
2+
、Sb
2+
、Bi
3+
等分布在第四、第五和第六等主族元素中的至少一种;X位阴离子为I
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、Cl
‑
、Br
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等卤素元素中的至少一种。3.根据权利要求1所述的叠层电池用高开压宽带隙钙钛矿顶电池的制备方法,其特征在于金属卤化物薄膜通过碘化铅、溴化铅、氯化铅、碘化铯、氯化铯、溴化铯等物质中的至少一种制备。通过调节溶液中的卤化物添加摩尔比获得不同带隙;溶解金属卤化物的溶剂可以是但不局限于N,N
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二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲胺/醇类混合溶液、乙腈、2
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甲氧基乙醇等有机溶剂中的至少一种;或甲胺、甲脒等气体中的至少一种;或醋酸甲胺、甲酸甲胺、醋酸甲脒等离子液体中的至少一种;以溶解在N,N
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二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中为例,N,N
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二甲基甲酰胺和二甲基亚砜溶剂比例范围可以是但不局限于1:9~9:1,优选范围为3:1
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5:1。金属卤化物溶液可以通过多种物质一起溶解获得,或多种物质单独溶解后再按照一定摩尔浓度比例混合获得;优选制备方法为碘化铅和溴化铅分别溶解成溶液A和溶液B,然后二者按照体积比5:1
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1:5溶解获得溶液C,碘化铯或溴化铯等单独溶解获得溶液D,然后溶液C和溶液D按照体积比(20:1
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10:1)混合以获得制备金属卤化物薄膜的溶液E。溶液A、B、C、D、E的浓度范围包括但不局限于0.5摩尔/升
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1.7摩尔/升。4.根据权利要求1所述的叠层电池用高开压宽带隙钙钛矿顶电池的制备方法,其特征在于所述有机卤化物包括但不局限于甲脒碘(FAI)、甲脒溴(FABr)、甲脒氯(FACl)、甲胺碘(MAI)、甲胺碘(MABr)、甲胺碘(MACl)等物质中的至少一种;溶解以上物质的溶剂包括但不局限于异丙醇(IPA)、氯苯、甲苯、二氯甲烷等不溶解钙钛矿材料的有机溶剂中的至少一种。有机卤化物溶液浓度包括但不局限于50毫克/毫升
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150毫克/毫升,优选范围是90毫克/毫升
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120毫克/毫升。5.根据权利要求1所述的叠层电池用高开压宽带隙钙钛矿顶电池的制备方法,其特征在于所述两步法包括但不限于旋涂法、热蒸发法、刮涂法、狭缝涂布法、辊涂法、喷涂法等制备方法中的至少一种或多种方法组合;以旋涂法为例,制备金属卤化物薄膜采用滴加30微升
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100微升溶液在衬底上,然后旋涂转数1000转/分钟
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3000转/分钟,持续30秒,在70度
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100度退火1
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5分钟后,滴加30微升
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100微升有机卤化物溶液,然后旋涂转数1000转/分钟
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3000转/分钟,持续30秒,在100度
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160度退火10
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20分钟后获得宽带隙钙钛矿吸收层。6.根据权利要求1所述的叠层电池用高开压宽...
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