一种反型钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种以NaYF4纳米晶修饰CuInS2的反型钙钛矿太阳能电池，该反型钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的ITO导电玻璃、CuInS2空穴传输层、NaYF4修饰层、钙钛矿吸收层、PCBM电子传输层和Ag电极。试验证明：在空气中放置190h后，含NaYF4修饰层的钙钛矿电池的转换效率保持为初始值的91%，而没有修饰层的钙钛矿电池的转换效率则降低为初始值的72%，说明NaYF4修饰层的加入可以显著提高钙钛矿太阳电池的稳定性。阳电池的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种反型钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池制备
，具体涉及一种以NaYF4纳米晶修饰CuInS2的反型钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，钙钛矿太阳能电池因其具有很多优异的特性而备受人们关注。目前，钙钛矿太阳能电池的转换效率已经达到25.5%，接近于工业化硅基太阳能电池的转换效率。钙钛矿太阳电池从结构上可分为正型（n
‑
i
‑
p）和反型（p
‑
i
‑
n）。反型钙钛矿电池一般由空穴传输层、钙钛矿吸收层和电子传输层组成。空穴传输层的作用是从钙钛矿吸收层里抽取光生空穴，并将其传输至电极。在反型钙钛矿太阳能电池中，常用的空穴传输材料为有机分子，如：PEDOT:PSS、PTAA等。基于有机空穴材料制作的钙钛矿太阳能电池存在稳定性不好、成本高等技术缺陷，人们逐渐采用无机空穴材料来代替有机空穴材料制备反型钙钛矿太阳能电池，如：NiO、CuI、CoO、CuInS2等。
[0003]然而，基于现有无机空穴材料制作的反型钙钛矿太阳能电池仍存在光电转换效率较低等技术缺陷，因此有必要采取一些策略来进一步提高基于无机空穴材料的反型钙钛矿电池光电转换效率和稳定性，就成为了现如今的当务之急。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种以NaYF4纳米晶修饰CuInS2的反型钙钛矿太阳能电池，其在空气中放置190h后，含NaYF4修饰层的钙钛矿电池的转换效率保持为初始值的91%，而没有修饰层的钙钛矿电池的转换效率则降低为初始值的72%，说明NaYF4修饰层的加入可以显著提高钙钛矿太阳电池的稳定性。
[0005]本专利技术还提供了上述反型钙钛矿太阳能电池的制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术公开了一种以NaYF4纳米晶修饰CuInS2的反型钙钛矿太阳能电池（结构示意图见图1），该反型钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的ITO导电玻璃、CuInS2空穴传输层、NaYF4修饰层、钙钛矿吸收层、PCBM电子传输层和Ag电极。
[0007]进一步的，所述NaYF4修饰层经下述方法制备获得：将NaYF4纳米晶的氯苯分散液旋涂在CuInS2空穴传输层上，即得。
[0008]具体的，所述NaYF4纳米晶经下述方法制备获得：三颈瓶中加入0.18
‑
0.20g YCl3、13
‑
18ml十八烯（ODE）和6
‑
8 ml的油酸（OA），在氮气保护下搅拌均匀，然后加入含有0.1
‑
0.2g NaOH、0.1
‑
0.2g NH4F和8
‑
15 ml甲醇的混合溶液，升温至70
‑
90℃，待甲醇挥发完毕，温度升高至250
‑
270℃并保温反应1
‑
2h，降至室温，洗涤，获得NaYF4纳米晶；将NaYF4纳米晶分散在氯苯中，备用。
[0009]本专利技术提供了一种上述反型钙钛矿太阳能电池的制备方法，其包括如下步骤：1）制备CuInS2空穴传输层：将含60
‑
80mg/ml CuInS2量子点的氯苯分散液旋涂（以
3000
‑
5000转/分钟的转速旋涂20
‑
60秒）在洁净、干燥的ITO导电玻璃上，于90
‑
110℃的加热板上加热3
‑
8 min，获得CuInS2空穴传输层；2）制备NaYF4修饰层：将含1
‑
5mg/ml NaYF4纳米晶的氯苯分散液旋涂（以5000
‑
7000转/分钟的转速旋涂20
‑
60秒）在CuInS2空穴传输层上，获得NaYF4修饰层；优选的，制备最优钙钛矿太阳能电池对应的NaYF4的氯苯分散液浓度是4 mg/ml，以转速6000转/分钟旋涂30秒；3）制备钙钛矿吸收层：将PbI2溶液旋涂（以1000
‑
2000转/分钟的转速旋涂20
‑
60秒）在NaYF4修饰层上，于60
‑
80℃的加热板上加热1
‑
3 min，获得PbI2薄膜；将钙钛矿前驱体溶液旋涂（以800
‑
1800转/分钟的转速旋涂20
‑
60秒）在PbI2薄膜上，于140
‑
160℃的加热板上加热10
‑
20 min，获得钙钛矿吸收层；4）制备PCBM电子传输层：将含10
‑
20 mg/ml PCBM的氯苯溶液旋涂（以1000
‑
3000转/分钟的转速旋涂20
‑
60秒）在钙钛矿吸收层上，获得PCBM电子传输层；5）在PCBM电子传输层上真空蒸镀一层厚度70
‑
120 nm的Ag电极，即得。
[0010]具体的，步骤1）中，清洗ITO导电玻璃具体为：将ITO导电玻璃分别在丙酮、异丙醇和乙醇中各超声清洗15分钟，然后用紫外
‑
臭氧清洗器处理10分钟。
[0011]具体的，步骤3）中，PbI2溶液浓度为1
‑
2 M，PbI2溶液是将PbI2粉末溶解在体积比95:5的DMF和DMSO混合溶液中获得。
[0012]进一步的，步骤3）中，钙钛矿前驱体溶液是将100
‑
140mg碘甲脒（FAI）、10
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14 mg溴甲胺（MABr）和10
‑
14 mg氯甲胺（MACl）溶于1.6
‑
2.4ml异丙醇中获得。
[0013]本专利技术还提供了采用上述制备方法制备获得的反型钙钛矿太阳能电池。
[0014]和现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术的核心和创新点在于：设计和制备了以NaYF4纳米晶修饰CuInS2的反型钙钛矿太阳能电池。NaYF4修饰层的加入不仅提高了钙钛矿太阳能电池的转换效率，而且提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性。试验证明：本专利技术制备的反型钙钛矿太阳能电池在空气中放置190h后，具有NaYF4修饰层的钙钛矿电池的转换效率保持为初始值的91%，而没有修饰层的钙钛矿电池的转换效率则降低为初始值的72%，说明NaYF4修饰层的加入可以显著提高钙钛矿太阳电池的稳定性。
附图说明
[0015]图1为本专利技术反型钙钛矿太阳电池的结构示意图；图2为实施例中制备所得NaYF4的X射线衍射图（XRD）；图3为实施例中制备所得NaYF4的透射电镜图（TEM）；图4为本专利技术反型钙钛矿电池的转换效率与NaYF4分散液的浓度之间的关系；图5为本专利技术实施例1含NaYF4修饰层和对比例1不含NaYF4修饰层的钙钛矿太阳能电池的J
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V曲线；图6为本专利技术实施例1含NaYF4修饰层和对比例1不含NaYF4修饰层的钙钛矿太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，该反型钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的ITO导电玻璃、CuInS2空穴传输层、NaYF4修饰层、钙钛矿吸收层、PCBM电子传输层和Ag电极。2.如权利要求1所述的反型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述NaYF4修饰层经下述方法制备获得：将NaYF4纳米晶的氯苯分散液旋涂在CuInS2空穴传输层上，即得。3.如权利要求2所述的反型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述NaYF4纳米晶经下述方法制备获得：三颈瓶中加入0.18
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0.20g YCl3、13
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18ml十八烯和6
‑
8 ml的油酸，在氮气保护下搅拌均匀，然后加入含有0.1
‑
0.2g NaOH、0.1
‑
0.2g NH4F和8
‑
15 ml甲醇的混合溶液，升温至70
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90℃，待甲醇挥发完毕，温度升高至250
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270℃并保温反应1
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2h，降至室温，洗涤，获得NaYF4纳米晶；将NaYF4纳米晶分散在氯苯中，备用。4.权利要求1至3任一所述的反型钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将含60
‑
80mg/ml CuInS2量子点的氯苯分散液旋涂在洁净、干燥的ITO导电玻璃上，于90
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110℃的加热板上加热3
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【专利技术属性】
技术研发人员：张振龙，毛艳丽，杨四棵，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：