钙钛矿薄膜、钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钙钛矿薄膜、钙钛矿太阳能电池及其制备方法。所述钙钛矿薄膜的制备方法包括：提供钙钛矿前驱体溶液，所述钙钛矿前驱体溶液包括钙钛矿前驱体、溶剂以及交联剂；将所述钙钛矿前驱体溶液覆设于基底上，移除至少部分溶剂，形成钙钛矿薄膜前体；使所述钙钛矿薄膜前体预加热至80

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿薄膜、钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，尤其涉及一种钙钛矿薄膜、钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]近些年来，随着研究的不断深入，钙钛矿电池取得突飞猛进的发展，效率由最初的3.8％增长到25％以上，被誉为“光伏领域的新希望”。
[0003]一直以来，钙钛矿的结晶性都是影响器件效率的关键因素，钙钛矿结晶性不好，晶粒尺寸太小，都会导致产生比较多的晶界界面，从而导致产生很多缺陷，如位错、杂质缺陷以及化学键断裂形成的空位缺陷，从而影响钙钛矿太阳能电池的效率及稳定性。所以提高钙钛矿晶体的结晶性，减少晶界，是提高电池效率和稳定性的有效策略。
[0004]常用的钙钛矿退火温度一般在100
‑
200℃之间，制备获得的钙钛矿晶粒较小，结晶性不好，产生过多的晶界，从而引起很多缺陷，影响太阳能电池效率及稳定性。若生产中运用常规退火方式，会耗费较多的制备时间，影响生产效率。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种钙钛矿薄膜、钙钛矿太阳能电池及其制备方法，提高钙钛矿的结晶性，减少晶界，从而提高钙钛矿太阳能电池的效率及稳定性，并有效缩短钙钛矿薄膜的制备时间，提高生产效率。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括：
[0008]提供钙钛矿前驱体溶液，所述钙钛矿前驱体溶液包括钙钛矿前驱体、溶剂以及交联剂；
[0009]将所述钙钛矿前驱体溶液覆设于基底上，移除至少部分溶剂，形成钙钛矿薄膜前体；
[0010]使所述钙钛矿薄膜前体预加热至80
‑
120℃；
[0011]使预加热后的钙钛矿薄膜前体加热至300
‑
400℃进行退火，处理5
‑
15s，从而在所述基底上形成钙钛矿薄膜。
[0012]第二方面，本专利技术还提供一种上述的制备方法制备的钙钛矿薄膜。
[0013]第三方面，本专利技术还提供一种钙钛矿太阳能电池，至少包括层叠设置的空穴传输层、钙钛矿层以及电子传输层，所述钙钛矿层包括上述钙钛矿薄膜。
[0014]第四方面，本专利技术还提供一种上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：
[0015]提供导电基底；
[0016]在所述导电基底表面形成第一传输层的步骤；
[0017]利用上述钙钛矿薄膜的制备方法在所述第一传输层表面形成钙钛矿薄膜，作为钙钛矿层的步骤；
[0018]在所述钙钛矿层表面形成第二传输层的步骤；以及，
[0019]在所述第二传输层表面构建导电电极的步骤，其中，所述第一传输层和第二传输层的导电特性相反。
[0020]基于上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：
[0021]1、本专利技术所提供的钙钛矿薄膜的制备方法及钙钛矿薄膜，有效提高了钙钛矿的结晶性，减少了晶界，从而提高钙钛矿太阳能电池的效率及稳定性。
[0022]2、本专利技术所提供的钙钛矿薄膜的制备方法能有效缩短钙钛矿薄膜的制备时间，大大提高了生产效率。
[0023]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
[0024]图1是本专利技术提供的一典型实施案例中制备的钙钛矿薄膜的表面电镜图片；
[0025]图2是本专利技术提供的一典型对比案例中制备的钙钛矿薄膜的表面电镜图片；
[0026]图3是本专利技术提供的实施例及对比例所制备的钙钛矿薄膜的伏安特性曲线图；
[0027]图4是本专利技术提供的实施例及对比例所制备的不同钙钛矿薄膜电池在氮气手套箱存放三十天的效率随时间变化追踪曲线图。
具体实施方式
[0028]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0029]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0030]本专利技术实施例提供一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0031]提供钙钛矿前驱体溶液，所述钙钛矿前驱体溶液包括钙钛矿前驱体、溶剂以及交联剂。
[0032]将所述钙钛矿前驱体溶液覆设于基底上，移除至少部分溶剂，形成钙钛矿薄膜前体。
[0033]使所述钙钛矿薄膜前体预加热至80
‑
120℃。
[0034]使预加热后的钙钛矿薄膜前体加热至300
‑
400℃进行退火，处理5
‑
15s，从而在所述基底上形成钙钛矿薄膜。
[0035]热退火对于钙钛矿晶体生长起着至关重要的作用，本专利技术的专利技术人经过长时间研究和实践，发现随着退火温度的提高，制备得到的钙钛矿晶粒越大，但过高的温度会导致钙钛矿薄膜中有机成分的“逃逸”，使得组分产生偏移，影响电池效率，故本专利技术的专利技术人创造性地采用在钙钛矿前驱体溶液中掺杂一些能束缚有机离子的添加剂，再结合超高温瞬时退火工艺的技术方案，有效地提高了钙钛矿的结晶性，以及电池效率和结晶稳定性。
[0036]在一些实施方案中，所述交联剂可以包括三丙烯酸酯类交联剂、聚烯烃交联剂、硅
烷交联剂中的一种或两种以上的组合。
[0037]在一些实施方案中，所述交联剂优选可以包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙烯中的一种或两种组合。
[0038]在本专利技术中，交联是指由化学键或物理交互作用形成的交联网络结构，其中交联方法又可以包括物理交联、化学交联两种，化学交联又可以分为硅烷交联跟过氧化物两种，所以例如常用的聚乙烯跟硅烷等均有相同的交联作用。
[0039]在一些实施方案中，所述钙钛矿前驱体溶液中交联剂的摩尔数占钙钛矿前驱体摩尔数的0.1
‑
0.3％。
[0040]在一些实施方案中，所述钙钛矿前驱体可以包括甲胺钙钛矿前驱体、甲胺甲脒混合钙钛矿前驱体以及三元混合钙钛矿前驱体中的任意一种或两种以上的组合。
[0041]在一些实施方案中，所述钙钛矿前驱体溶液中钙钛矿前驱体的浓度可以为1.2
‑
1.5mol/L。
[0042]在一些实施方案中，所述的制备方法可以包括：采用抽真空和/或反溶剂的方法移除所述的钙钛矿前驱体溶液中的至少部分溶剂，形成钙钛矿薄膜前体。
[0043]在一些典型的应用案例中，一种钙钛矿薄膜的制备方法可以采用如下技术方案进行实施：
[0044]第一步：配置一定浓度的钙钛矿前驱体溶液，采用N，N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或N
‑
甲基吡咯烷酮作为溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括：提供钙钛矿前驱体溶液，所述钙钛矿前驱体溶液包括钙钛矿前驱体、溶剂以及交联剂；将所述钙钛矿前驱体溶液覆设于基底上，移除至少部分溶剂，形成钙钛矿薄膜前体；使所述钙钛矿薄膜前体预加热至80
‑
120℃；使预加热后的钙钛矿薄膜前体加热至300
‑
400℃进行退火处理5
‑
15s，从而在所述基底上形成钙钛矿薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂包括三丙烯酸酯类交联剂、聚烯烃交联剂、硅烷交联剂中的一种或两种以上的组合；优选的，所述交联剂包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙烯中的一种或两种组合。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液中交联剂的摩尔数占钙钛矿前驱体摩尔数的0.1
‑
0.3％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体包括甲胺钙钛矿前驱体、甲胺甲脒混合钙钛矿前驱体以及三元混合钙钛矿前驱体中的任意一种或两种以上的组合。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液中钙钛矿前驱体的浓度为1.2
‑
1.5mol/L。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱桂，安扬，袁晨辰，陈加坡，陈伟中，田清勇，范斌，
申请(专利权)人：昆山协鑫光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：