一种在spiro-OMeTAD中添加MWCNT:NiO的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在spiro

【技术实现步骤摘要】
一种在spiro
‑
OMeTAD中添加MWCNT:NiO的太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料化学和生物学领域，具体涉及一种在spiro
‑
OMeTAD中添加MWCNT:NiO的太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展和社会的进步，环境污染和能源危机仍是人类急需解决的两大难题。太阳能作为一种清洁的可再生能源，其储量巨大，取之不尽，用之不竭，具有很好的应用前景。而太阳能电池作为一种光
‑
电转换元件，能够将太阳辐射能转化为电能是解决环境污染和能源危机的重要途径之一。近年来以高效率，低成本，制备工艺简单等为优点的新型钙钛矿太阳能电池受到了广泛关注，钙钛矿材料原料丰富容易制备并且电池组装过程成本较低，所以具有很大的商业应用前景。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种在spiro
‑
OMeTAD中添加氧化镍量子点修饰的多壁碳纳米管（MWCNT:NiO）的太阳能电池及其制备方法。本专利技术弥补了以往钙钛矿太阳电池中空穴传输层在空气中的不稳定、易潮解的特点，并且也为电荷在空穴传输层中的快速转移和提取提供了新的途径。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，过程如下：（1）将ITO（氧化铟锡）基底依次用去离子水、无水乙醇、丙酮进行超声清洗，然后将ITO基底用氮气吹干并进行紫外处理；（2）在空气中配置SnO2‑
KCl溶液；然后将所得到的SnO2‑
KCl溶液旋涂在ITO玻璃上，旋涂后退火处理，最后进行紫外处理，得到ITO/SnO2‑
KCl样品；（3）配制Al2O3的前驱体溶液；然后在步骤（2）的样品上旋涂Al2O3前驱体溶液，旋涂后退火处理，得到ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3样品；（4）将第（3）步得到的ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3样品在氮气保护下旋涂钙钛矿前驱体溶液，之后退火处理得到ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3/钙钛矿样品；（4）将步骤（3）得到的ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3样品在氮气保护下旋涂钙钛矿前驱体溶液，之后退火处理得到ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3/钙钛矿样品；（5）在步骤（4）得到的样品的上旋涂spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO分散液，自然晾干，得到ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3/钙钛矿/spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO样品；spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO分散液的制备过程如下：将MWCNT:NiO加入氯苯中超声分散后再磁力搅拌得到0.01mg/mL~0.02mg/mL的MWCNT:NiO氯苯分散液，将spiro
‑
OMeTAD粉体加入MWCNT:NiO氯苯分散液中，再加入双三氟甲磺酰亚胺锂和4
‑
叔丁基吡啶，搅拌10h~15h，即得；
（6）在步骤（5）得到的样品上真空蒸镀金电极，最终得到结构为ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3/钙钛矿/spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO/Au的太阳能电池。
[0005]优选地，步骤（2）中，SnO2‑
KCl溶液的配制过程如下：将氯化钾溶于去离子水中配制成浓度为5mg/ml的KCl溶液，然后将浓度为15wt%的SnO2水胶体溶液和5mg/ml的KCl溶液按体积比2:1混合配制成SnO2‑
KCl溶液，步骤（2）中，退火是指在100℃退火5分钟，再在150℃退火10分钟。
[0006]优选地，步骤（3）中，Al2O3的前驱体溶液的配制过程如下：将浓度为20 wt%的Al2O3的异丙醇溶液和异丙醇按照体积比1:15进行稀释得到Al2O3前驱体溶液，步骤（3）中，退火是指在120℃退火5分钟，再在200℃退火20分钟。
[0007]优选地，步骤（4）中，钙钛矿前驱体溶液具体为Cs
0.05
(FA
0.85
MA
0.15
)
0.95
Pb(I
0.85
Br
0.15
)3钙钛矿前驱体溶液，具体制备过程如下：将CsI、FAI、MAI、PbI2和PbBr2以0.05:0.81:0.14:0.78:0.22的摩尔比溶解在体积比为8.5:1.5的DMF和DMSO的混合溶液中，Cs
0.05
(FA
0.85
MA
0.15
)
0.95
Pb(I
0.85
Br
0.15
)3摩尔体积比为1.4mol/L，然后搅拌10h~15h，得到钙钛矿的前驱体溶液；步骤（4）中，退火是指90℃退火5分钟，再在120℃退火10分钟。
[0008]优选地，步骤（5）中， MWCNT:NiO氯苯分散液的浓度为0.015mg/mL，超声功率为800W，超声时间为0.5h~1.5h，磁力搅拌的转速为3000转/分，搅拌时间为1.5h~2.5h。
[0009]spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO分散液的制备过程如下：称取72.5mg的spiro
‑
OMeTAD粉体，再加入1mL的MWCNT:NiO氯苯分散液，18μL的双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI) 和28.5μL的4
‑
叔丁基吡啶，搅拌12h，得到spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO分散液。
[0010]NiO修饰的多壁碳纳米管粉末（MWCNT:NiO）的制备过程如下：将外径为10
‑
20nm、长度为10
‑
30μm 的Ni修饰的多壁碳纳米管粉末（MWCNT:Ni）（碳管含量>38wt%）放置于马弗炉中，空气中加热至200
±
10℃并保持25~35分钟，得到NiO修饰的多壁碳纳米管粉末（MWCNT:NiO）。
[0011]上述制备方法制得的spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，具体地，SnO2‑
KCl层厚度为40nm，Al2O3层厚度为20nm，钙钛矿层的厚度为450nm，spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO层的厚度为140nm，金电极的厚度为80nm。
[0012]本专利技术方法和现有文献上的方法相比能够在同样的条件下尽可能的提高太阳电池的性能，避免了以往太阳能电池制备过程中的高温处理从而能够降低生产成本，并且还能提高太阳能电池的光电转换效率，适合卷对卷的大规模工业化生产。
附图说明
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在spiro
‑
OMeTAD中添加MWCNT:NiO的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）ITO基底清洗干净，吹干并进行紫外处理；（2）在空气中配置SnO2‑
KCl溶液；然后将所得到的SnO2‑
KCl溶液旋涂在ITO玻璃上，旋涂后退火处理，最后进行紫外处理，得到ITO/SnO2‑
KCl样品；（3）配制Al2O3的前驱体溶液；然后在步骤（2）的样品上旋涂Al2O3前驱体溶液，旋涂后退火处理，得到ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3样品；（4）将步骤（3）得到的ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3样品在氮气保护下旋涂钙钛矿前驱体溶液，之后退火处理得到ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3/钙钛矿样品；（5）在步骤（4）得到的样品的上旋涂spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO分散液，自然晾干，得到ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3/钙钛矿/spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO样品；spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO分散液的制备过程如下：将MWCNT:NiO加入氯苯中超声分散后再磁力搅拌得到0.01mg/mL~0.02mg/mL的MWCNT:NiO氯苯分散液，将spiro
‑
OMeTAD粉体加入MWCNT:NiO氯苯分散液中，再加入双三氟甲磺酰亚胺锂和4
‑
叔丁基吡啶，搅拌10h~15h，即得；（6）在步骤（5）得到的样品上真空蒸镀金电极，最终得到结构为ITO/SnO2‑
KCl/Al2O3/钙钛矿/spiro
‑
OMeTAD+MWCNT:NiO/Au的太阳能电池。2.根据权利要求1所述在spiro
‑
OMeTAD中添加MWCNT:NiO的太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，SnO2‑
KCl溶液的配制过程如下：将KCl溶于去离子水中配制成浓度为5mg/ml的KCl溶液，然后将浓度为15wt%的SnO2水胶体溶液和5mg/ml的KCl溶液按体积比2:1混合配制成SnO2‑
KCl溶液。3.根据权利要求1所述在spiro
‑
OMeTAD中添加MWCNT:NiO的太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，Al2O3的前驱体溶液的配制过程如下：将浓度为20 wt%的Al2O3的异丙醇溶液和异丙醇按照体积比1:15进行稀释，得到Al2O3前驱体溶液。4.根据权利要求1所述在spiro
‑
OMeTAD中添加MWCNT:NiO的太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，钙钛矿前驱体溶液具体为Cs
0.05
(FA
0.85
MA
0.15
)
0.95
P...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冲，荣艳静，李福民，靳梦琦，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：