一种表面修饰钙钛矿薄膜及用于制备太阳能电池的方法，其属于钙钛矿太阳能电池的技术领域。该方法引入一种有机物三苯胺功能化铵盐作为钙钛矿层修饰材料，通过将三苯胺功能化铵盐溶液旋涂于钙钛矿吸光层上制备得到表面修饰的钙钛矿层。三苯胺功能化铵盐引入到钙钛矿层上后能够有效的钝化表面的铅位点缺陷，还能够加强电荷的提取及加速电荷的转移，同时利用三苯胺的疏水性稳定钙钛矿相。本方法能够有效的减少电池的非辐射复合损失，得到稳定高效的钙钛矿太阳能电池。钙钛矿太阳能电池。钙钛矿太阳能电池。
【技术实现步骤摘要】
一种表面修饰钙钛矿薄膜及用于制备太阳能电池的方法
[0001]本专利技术属于钙钛矿太阳能电池
，涉及钙钛矿的修饰方法及钙钛矿太阳能电池的制备工艺。
技术介绍
[0002]由于钙钛矿太阳能电池有着易制备、效率高、成本低等优点取得了显著的关注，短短十几年内，其认证光电转换效率已经从最初的3.8％提升至25.7％，无论是从器件构造还是光电性能上都有了巨大改善。尽管如此，效率的进一步提升和电池稳定性仍是本领域所面临的最大问题，其中制约钙钛矿效率和稳定性因素是缺陷的存在，钙钛矿表面存在的缺陷会成为电荷复合中心，造成非辐射重组，影响电荷传输，同时缺陷又为空气中的水分和氧气提供通道，破坏了钙钛矿相稳定性，制约了钙钛矿太阳能电池的商业发展。解决钙钛矿晶体的表面缺陷重要方法之一就是钙钛矿表面缺陷钝化。钙钛矿晶界或薄膜表面存在大量电荷陷阱，这些表面陷阱主要由晶体表面未配位的离子Pb
2+
，I
‑
等。钝化是指使用某些化学物质与表面原件反应，使其电子或化学活性失活。使用苯乙胺氢碘酸盐(PEAI)后处理钙钛矿表面，热处理PEAI钝化的表面会形成低维结构，而环境温度退火的钝化表面会通过PEAI本身的钝化能力减少钙钛矿表面与空气中的水和氧气反应，同时减少Pb/I比例填补I
‑
迁移产生的空位，进而提高电池的光电效率及稳定性。但是现有的钝化材料大多是绝缘材料，虽然能够钝化钙钛矿表面的缺陷，但绝缘材料本身依然会影响电荷传输。
技术实现思路
[0003]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种表面修饰钙钛矿薄膜及用于制备太阳能电池的方法，目的是为了使用三苯胺功能化铵盐来钝化钙钛矿薄膜的缺陷，抑制非辐射重组，还能增强电荷转移。将其用于钙钛矿太阳能电池中，可以有效的提高器件的光电性能，同时提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。
[0004]本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种表面修饰钙钛矿层的方法，所述钙钛矿层为钙钛矿太阳能电池的一层，该方法采用三苯胺功能化铵盐钝化钙钛矿表面的铅位点缺陷，在钙钛矿表面形成铵盐钝化层，得到表面修饰的钙钛矿层：
[0006]所述三苯胺功能化铵盐的结构通式为：
[0007][0008]其中：R1和R2分别为氢、C1
‑
C18的烷基链、羟基、醛基、羧基、甲胺基、二甲胺基、巯基、磺酸基、
‑
O
‑
R6、
‑
S
‑
R7中的任意一种，R3、R4、R5、R6、R7分别选自C1
‑
C18的烷基链；X为卤素中的任意一种；n为1
‑
12的整数；
[0009]三苯胺功能化铵盐可选用的结构如下：
[0010][0011][0012]该方法的具体步骤为：将1
‑
5mg/mL的三苯胺功能化铵盐溶液，旋涂于钙钛矿层上，在20℃
‑
100℃下放置10
‑
15min，即得；所述溶液采用的溶剂为异丙醇、氯苯或乙酸乙酯。
[0013]一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，钙钛矿太阳能电池的包括透明导电基底、电子传输层、表面修饰的钙钛矿层、空穴传输层、金属电极，所述表面修饰的钙钛矿层采用权利要求1所述的方法制备，具体步骤如下：
[0014](1)将透明导电基底在不同溶剂中超声清洗，随后进行紫外臭氧表面清洗；所述导电基底为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。
[0015](2)在步骤(1)后通过热喷雾法或旋涂法在透明导电基底上制备电子传输层；电子传输层为二氧化钛或二氧化锡；
[0016](3)将涂有电子传输层的导电基底进行紫外臭氧表面处理，并旋涂钙钛矿前驱液制备钙钛矿薄膜；
[0017]所述钙钛矿薄膜为Cs
x
(FA,MA)1‑
x
PbI3‑
y
Br
y
或全无机钙钛矿CsPbI2Br、CsPbIBr2中的一种；
[0018]其中，FA为CH(NH2)
2+
，MA为CH3NH
3+
，0＜x＜0.1，0＜y＜0.6；
[0019](4)在步骤(3)制备的钙钛矿薄膜上进行三苯胺功能化铵盐钝化处理；
[0020](5)通过旋涂法将空穴传输层溶液制备在步骤(4)钝化处理的钙钛矿薄膜上；
[0021]所述空穴传输层溶液包括空穴传输材料、添加剂、有机溶剂，所述空穴传输材料为Spiro
‑
OMeTAD(即2,2
’
,7,7
’‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]‑
9,9
’‑
螺二芴)；添加剂为
LiTFSI(即双(三氟甲烷)磺酰亚胺、叔丁基吡啶和FK209 Co(Ⅲ)
‑
TFSI(即三[4
‑
叔丁基
‑2‑
(1H
‑
吡唑
‑1‑
基)吡啶]钴三(1,1,1
‑
三氟
‑
N
‑
[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺盐)；有机溶剂为氯苯或乙腈；
[0022](6)通过真空蒸镀的方法将金属电极沉积到空穴传输层上。
[0023]所述钙钛矿薄膜为Cs
x
(FA,MA)1‑
x
PbI3‑
y
Br
y
时，其前驱液中碘化铅：甲脒基碘化胺：溴化铅：甲基溴化胺：碘化铯的摩尔比为1
‑
1.5:1
‑
1.5:0.1
‑
0.2:0.1
‑
0.2:0.05
‑
0.1。
[0024]所述钙钛矿薄膜为CsPbI2Br时，其前驱液中碘化铅：溴化铅：碘化铯的摩尔比为1
‑
2:1
‑
2:2
‑
4。
[0025]所述钙钛矿薄膜为CsPbIBr2时，其前驱液中溴化铅：碘化铯的摩尔比为1:1
‑
2。
[0026]本专利技术所述的钝化钙钛矿的方法制备钙钛矿太阳能电池。
[0027]步骤(3)中薄膜为Cs
x
(FA,MA)1‑
x
PbI3‑
y
Br
y
或全无机钙钛矿CsPbI2Br、CsPbIBr2中的一种；
[0028]其中，FA为CH(NH2)
2+
，MA为CH3NH
3+
，x为0
‑
0.1中任意数值，y为0
‑
0.6中任意数值；
[0029](a)当钙钛矿薄膜为Cs
x
(FA,MA)1‑
x
PbI3‑
y
Br
y
，其前驱液制备方法为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种表面修饰钙钛矿层的方法，其特征在于：所述钙钛矿层为钙钛矿太阳能电池的一层，该方法采用三苯胺功能化铵盐钝化钙钛矿表面的铅位点缺陷，在钙钛矿表面形成铵盐钝化层，得到表面修饰的钙钛矿层：所述三苯胺功能化铵盐的结构通式为：其中：R1和R2分别为氢、C1
‑
C18的烷基链、羟基、醛基、羧基、甲胺基、二甲胺基、巯基、磺酸基、
‑
O
‑
R6、
‑
S
‑
R7中的任意一种，R3、R4、R5、R6、R7分别选自C1
‑
C18的烷基链；X为卤素中的任意一种；n为1
‑
12的整数；该方法的具体步骤为：将1
‑
5mg/mL的三苯胺功能化铵盐溶液，旋涂于钙钛矿层上，在20℃
‑
100℃下放置10
‑
15min，即得；所述溶液采用的溶剂为异丙醇、氯苯或乙酸乙酯。2.一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，钙钛矿太阳能电池的包括透明导电基底、电子传输层、表面修饰的钙钛矿层、空穴传输层、金属电极，所述表面修饰的钙钛矿层采用权利要求1所述的方法制备，其特征在于，具体步骤如下：(1)将透明导电基底在不同溶剂中超声清洗，随后进行紫外臭氧表面清洗；(2)在步骤(1)后通过热喷雾法或旋涂法在透明导电基底上制备电子传输层；电子传输层为二氧化钛或二氧化锡；(3)将涂有电子传输层的导电基底进行紫外臭氧表面处理，并旋涂钙钛矿前驱液制备钙钛矿薄膜；所述钙钛矿薄膜为Cs
x
(FA,MA)1‑
x
PbI3‑
y
Br
y
或全无机钙钛矿CsPbI2Br、CsPbIBr2中的一种；其中，FA为CH(NH2)
2+
，MA为CH3NH
3+
，0＜x＜0.1，0＜y＜0.6；(4)在步骤(3)制备的钙钛矿薄膜上进行三苯胺功能化铵盐钝化处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：于泽，费悦萌，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。