一种界面修饰锡铅混合钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种界面修饰锡铅混合钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。该界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池包括依次层状分布的导电玻璃层、PEDOT:PSS层、修饰层、FA

【技术实现步骤摘要】
一种界面修饰锡铅混合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
，具体而言，涉及一种界面修饰锡铅混合钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]相比于传统单晶硅太阳能电池，以及染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池等新型薄膜太阳能电池，钙钛矿太阳能电池成本更加低廉，制备更加简单，工艺更加多样，可以满足更加丰富的市场需求，同时具有很高的光电转化效率，受到科研以及产业界的高度重视。钙钛矿材料从2009年开始用于太阳能电池，初始效率为3.8％，直到最近，光电效率已经达到25.5％，发展极其迅速，创造了光伏领域的历史。钙钛矿太阳能电池虽然是下一代光伏器件的理想选择。而窄带隙(<1.3eV)的锡铅混合钙钛矿太阳能电池因其在串联太阳能电池技术中的应用而备受关注。然而，目前锡铅混合钙钛矿太阳能电池还是存在光电转换效率低、开路电压低的问题，阻碍了其发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种光电转换效率高、开路电压高的界面修饰锡铅混合钙钛矿太阳能电池。
[0004]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下。
[0005]一种界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池，包括依次层状分布的导电玻璃层、PEDOT:PSS层、修饰层、FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.6
Pb
0.4
I3多晶膜、电子传输层和金属电极层，所述修饰层的材质为氮、氯共掺杂石墨烯量子点。
[0006]与现有技术相比，本专利技术通过将氮、氯共掺杂石墨烯量子点(N,Cl
‑
GQDs)作为锡铅钙钛矿太阳能电池的修饰层，利用了氮、氯共掺杂石墨烯量子点的P型掺杂的增强而诱导出与钙钛矿层最为匹配的能级排列。此外，氮、氯共掺杂石墨烯量子点通过石墨烯量子点的共轭π效应和Cl的电负性可以钝化界面上的缺陷态，可提高界面电荷传输的效率，进而提高锡铅混合钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和开路电压。
[0007]进一步地，所述FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.6
Pb
0.4
I3多晶膜制备方法，包括以下步骤：
[0008]D1、将SnF2溶于DMF/DMSO中形成溶液A，在溶液A中加入SnI2和FAI制备FASnI3前驱体溶液；
[0009]D2、在步骤D1中制备的FASnI3前驱体溶液中加入过量Sn粉，再用过滤头过滤得到FASnI3溶液；
[0010]D3、将PbSCN加入DMF/DMSO中形成溶液B，在溶液B中加入PbI2和MAI制备MAPbI3溶液；
[0011]D4、将步骤D2中的得到的FASnI3溶液和步骤D3中得到MAPbI3溶液按照FASnI3:MAPbI3＝6:4的化学计量比混合得到FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.6
Pb
0.4
I3溶液；
[0012]D5、将步骤D4中得到的FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.6
Pb
0.4
I3溶液旋涂至修饰层上，形成
FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.6
Pb
0.4
I3多晶膜。
[0013]通过上述方法，可制备出FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.6
Pb
0.4
I3多晶膜，该制备方法不需要高温高压等条件，工艺简单。
[0014]进一步地，步骤D1中，所述溶液A中SnF2的浓度为10mol％，所述SnI2和所述FAI的摩尔比为1:1。通过控制SnI2和FAI的摩尔比为1:1，有利于制备得到FASnI3。
[0015]进一步地，步骤D3中，所述溶液B中PbSCN的浓度为5mol％，所述PbI2和所述MAI的摩尔比为1:1。通过控制PbI2和MAI的摩尔比，有利于制备得到FASnI3。
[0016]进一步地，上述界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池中，所述氮、氯共掺杂的石墨烯量子点制备方法包括以下步骤：
[0017]S1、将柠檬酸和3,4
‑
二氯苯胺溶解在异丙醇中，形成混合液；
[0018]S2、将步骤S1中得到的混合液转移到高压釜中，并在一定温度下加热一段时间；
[0019]S3、将完成步骤S2的高压釜冷却至室温，再离心去掉大颗粒，并收集黄色上清液，所述黄色上清液为氮、氯共掺杂的石墨烯量子点溶液；
[0020]S4、将步骤S3中得到的氮、氯共掺杂的石墨烯量子点溶液进一步通过微孔滤纸进行过滤，然后通过透析袋透析一周，纯化后得到氮、氯共掺杂的石墨烯量子点固体。
[0021]通过上述方法，可制备出氮、氯共掺杂石墨烯量子点，且该制备方法步骤简单易行。
[0022]进一步地，步骤S1中所述柠檬酸与所述二氯苯胺的摩尔比为1:1，所述混合液中柠檬酸和3,4
‑
二氯苯胺的浓度为67
‑
80mmol/L。通过控制柠檬酸和3,4
‑
二氯苯胺的摩尔比和浓度，便于后续步骤中柠檬酸和3,4
‑
二氯苯胺按比例发生反应生成氮、氯共掺杂的石墨烯量子点。
[0023]进一步地，步骤S2中的加热温度为180
‑
190℃，加热时间为20
‑
30h。通过控制反应时间和反应温度，有利于氮、氯共掺杂的石墨烯量子点的合成反应的顺利进行。
[0024]本专利技术还提供了一种根据上述氮、氯共掺杂石墨烯量子点制备方法制备得到的氮、氯共掺杂石墨烯量子点。制备得到的氮、氯共掺杂石墨烯量子点，为P型掺杂，具备良好的导电性和导热性。
[0025]进一步地，本专利技术还提供了上述界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池制备方法，具体包括以下步骤：
[0026]F1、将PEDOT:PSS溶液稀释成PEDOT:PSS水溶液，再将PEDOT:PSS水溶液旋涂至导电玻璃层上，进行退火，以形成PEDOT:PSS层；
[0027]F2、将氮、氯共掺杂的石墨烯量子点的异丙醇溶液旋涂到步骤F1中制备的PEDOT:PSS层上，然后退火，从而将异丙醇挥发，在PEDOT:PSS层上形成修饰层。
[0028]F3、在氮气氛围下将浓度为1.4mol/L的FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.6
Pb
0.4
I3溶液，旋涂至步骤F2制备的修饰层上，然后退火，形成FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.6
Pb
0.4
I3多晶膜，所述FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.6
Pb
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括依次层状分布的导电玻璃层、PEDOT:PSS层、修饰层、FA
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MA
0.4
Sn
0.6
Pb
0.4
I3多晶膜、电子传输层和金属电极层，所述修饰层的材质为氮、氯共掺杂石墨烯量子点。2.根据权利要求1所述界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.6
Pb
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I3多晶膜的制备方法，包括以下步骤：D1、将SnF2溶于DMF/DMSO中形成溶液A，在溶液A中加入SnI2和FAI制备FASnI3前驱体溶液；D2、在步骤D1中制备的FASnI3前驱体溶液中加入过量Sn粉，再用过滤头过滤得到FASnI3溶液；D3、将PbSCN加入DMF/DMSO中形成溶液B，在溶液B中加入PbI2和MAI制备MAPbI3溶液；D4、将步骤D2中的得到的FASnI3溶液和步骤D3中得到MAPbI3溶液按照FASnI3:MAPbI3＝6:4的化学计量比混合得到FA
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MA
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Sn
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Pb
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I3溶液；D5、将步骤D4中得到的FA
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MA
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Sn
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I3溶液旋涂至修饰层上，形成FA
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MA
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Sn
0.6
Pb
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I3多晶膜。3.根据权利要求2所述界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池，其特征在于，步骤D1中，所述溶液A中SnF2的浓度为10mol％，所述SnI2和所述FAI的摩尔比为1:1。4.根据权利要求2所述界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池，其特征在于，步骤D3中，所述溶液B中PbSCN的浓度为5mol％，所述PbI2和所述MAI的摩尔比为1:1。5.根据权利要求1所述界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池，其特征在于，，其特征在于，所述氮、氯共掺杂石墨烯量子点的制备方法包括以下步骤：S1、将柠檬酸和3,4
‑
二氯苯胺溶解在异丙醇中，形成混合液；S2、将步骤S1中得到的混合液转移到高压釜中，并在一定温度下加热一段时间；S3、将完成步骤S2的高压釜冷却至室温，再离心去掉大颗粒，并收集黄色上清液，所述黄色上清液为氮、氯共掺杂的石墨烯量子点溶液；S4、将步骤S3中得到的氮、氯共掺杂的石墨烯量子点溶液通过微孔滤纸进行过滤，然后通过透析袋透...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭同辉，张京，许静君，俞军，邓志强，邢延俊，
申请(专利权)人：宁波麦柯智能光电有限公司，
类型：发明
国别省市：