柔性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柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法，涉及钙钛矿太阳能电池技术领域。所述柔性钙钛矿太阳能电池包括从下到上依次叠加的基底层，第一电极层，第一传输层，钙钛矿层，第二传输层，第二电极层，包括如下步骤；通过加热固化法得到PDMS薄膜后，采用等离子体处理，制备获得PDMS亲水膜；从第一电极层开始到第二电极层为止中的任意相邻的上下界面，选择其中的至少一组界面之间设置PDMS亲水膜，通过PDMS热压使上下相邻界面结合；移除PDMS亲水膜。本发明专利技术通过分层制备各层薄膜，再将相邻层之间进行组合，降低了工艺难度，提高了生产效率，并且改善了溶液法制备过程中的溶剂不兼容现象，提升了钙钛矿太阳能电池整体的稳定性。提升了钙钛矿太阳能电池整体的稳定性。提升了钙钛矿太阳能电池整体的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿太阳能电池
，特别涉及一种柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能作为几乎取之不尽用之不竭的绿色能源，如何有效的利用太阳能一直是科研的热点。太阳能电池至今已发展到第四代，他们分别是第一代晶体硅太阳能电池、第二代化合物薄膜太阳能电池、第三代聚合物太阳能电池和第四代光敏化太阳能电池。
[0003]钙钛矿太阳能电池是第四代新型太阳能电池，显著提高了太阳能电池效率。目前高效的单层钙钛矿电池由双侧电极，空穴层，电子层和钙钛矿层组成，钙钛矿电池的每一层的制备方法又包含有旋涂法、刮涂法、刷涂法、狭缝涂布法、真空蒸镀法、原子层沉积等多种工艺手段。电池的性能一般取决于钙钛矿薄膜的质量。
[0004]采用旋涂法，制备出的钙钛矿电池薄膜连续均匀、有光泽，这种方法只适用于小面积制备(一般10*10cm内)，浪费过半的原材料；刮涂法一般用于大面积制备，但由于对环境、平整度等要求较高，制备出的钙钛矿薄膜缺陷较多，效率欠佳；真空蒸镀法制备的薄膜均匀致密，但制备成本高，且工艺较复杂，生产率低。为追求高效的钙钛矿太阳能电池，目前钙钛矿太阳能电池的制备方法中，溶液法是被广泛应用的方法，可以得到高效稳定的钙钛矿太阳能电池。
[0005]溶液法是在基底材料(含柔性材料或刚性材料)上，选择相同或不同的工艺逐层进行制备。
[0006]比如，专利CN 107482122 B公开了一种钙钛矿太阳能电池及制备方法。该钙钛矿太阳能电池，依次包括从下至上依次层叠的导电玻璃衬底、NiO
x
空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、缓冲层和金属电极层，所述钙钛矿太阳能电池中各层均采用低温溶液法制成，其中NiOx空穴传输层中共掺杂有Y
3+
与Mg
2+
/Cu
2+
。
[0007]又比如，专利CN 110518125 A公开了一种阳离子掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于钙钛矿太阳能电池领域。对所述钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层进行阳离子掺杂，在透明FTO导电玻璃衬底上旋涂SnO2薄膜作为电子传输层，在电子传输层上用一步溶液法制备钙钛矿吸光层，在钙钛矿的前驱体溶液中掺入阳离子，然后旋涂Spiro
‑
OMeTAD作为空穴传输层，最后蒸镀金电极制得阳离子掺杂的钙钛矿太阳能电池。
[0008]上述专利通过掺杂改变半导体的光电特性，从而提升钙钛矿的光物理特性。然而溶液法制备也不乏缺陷。
[0009]溶液法制备钙钛矿薄膜一般需要热退火处理以促进结晶和生长,基于导电扫描探针技术的研究表明,热退火在诱导薄膜结晶的同时也会引起材料晶界的融合,有效促进电子和空穴在晶界处分裂。但与此同时,热诱导的应力在本质上也会引起钙钛矿材料结构的不稳定性。
[0010]溶液法所制备的钙钛矿薄膜表面一般会存在一些孔洞；产生大量缺陷，促进钙钛
矿分解；溶液法经常会出现各层之间溶剂不兼容的现象，比如钙钛矿怕水，传输层溶剂多采用水性溶剂，导致吸光层发生降解现象，使电池的效率大幅度降低；还有各层之间的能级匹配问题，导致载流子在钙钛矿层与传输层之间传输受限制，从而影响钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。
[0011]除各层的制备方法由于自身限制形成的薄膜缺陷，逐层制备还会导致在制备过程中出现溶剂不兼容，功能性降解等现象，且工艺复杂，成品合格率下降，设备投资大，生产效率低等情况。
[0012]综上所述，如何提供一种能够改善溶液法制备钙钛矿太阳能电池造成的溶剂不兼容现象，提升电池稳定性的制备方法是当前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法，能够分层制备各层薄膜，再将相邻层之间进行组合，获得柔性钙钛矿太阳能电池。
[0014]本专利技术提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池制备方法，所述柔性钙钛矿太阳能电池包括从下到上依次叠加的基底层，第一电极层，第一传输层，钙钛矿层，第二传输层，第二电极层，包括如下步骤；
[0015]通过加热固化法得到PDMS薄膜后，采用等离子体处理，制备获得PDMS亲水膜；
[0016]从第一电极层开始到第二电极层为止中的任意相邻的上下界面，选择其中的至少一组界面之间设置PDMS亲水膜，通过PDMS热压使上下相邻界面结合；
[0017]移除PDMS亲水膜。
[0018]进一步，所述第一传输层为空穴传输层，第二传输层为电子传输层，或者，所述第一传输层为电子传输层，第二传输层为空穴传输层。
[0019]进一步，所述加热固化法包括以下步骤：
[0020]将SYLGARD184的基本组分和固化剂按比例10:1～10:3混合，在紫外臭氧箱中高温固化后形成PDMS薄膜。
[0021]进一步，所述加热固化法的加热温度为80℃～120℃，加热时间为10min～60min。
[0022]进一步，所述采用等离子体处理包括以下步骤：将PDMS薄膜浸泡在HEMA(甲基丙烯酸羟乙酯)水溶液中后，取出干燥处理，将干燥处理后的PDMS薄膜通过等离子体处理，使得PDMS表面的HEMA单元交联。
[0023]进一步，所述PDMS薄膜在HEMA水溶液中浸泡时间为1～2h。
[0024]进一步，所述热压的压力为0.1～100Mpa，所述热压的温度为30℃～150℃，所述热压的时间为5min～20min。
[0025]本专利技术还提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池，由上述任意一项所述的方法制备得到。
[0026]本专利技术由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：
[0027]通过分层制备各层薄膜，再将相邻薄膜之间进行组合，获得钙钛矿太阳能电池，改善了溶液法制备过程中的溶剂不兼容现象，提升钙钛矿太阳能电池整体的稳定性。
[0028]除此以外，分层制备各层薄膜可以允许各层制备时，根据需要选择对该层相对最
高效率最简化的制备工艺，降低工艺难度，提高生产效率的同时，还能保证各层制备的成功率和良品率。
附图说明
[0029]图1为本专利技术提供的制备流程示意图。
[0030]图2为实施例1中获得的钙钛矿薄膜的SEM形貌图。
[0031]图3为实施例2中的第一传输层的SEM形貌图。
具体实施方式
[0032]以下结合具体实施例对本专利技术公开的技术方案作其中详细说明。
[0033]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
[0034]本专利技术提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池制备方法，所述柔性钙钛矿太阳能电池包括从下到上依次叠加的基底层，第一电极层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性钙钛矿太阳能电池制备方法，所述柔性钙钛矿太阳能电池包括从下到上依次叠加的基底层，第一电极层，第一传输层，钙钛矿层，第二传输层，第二电极层，其特征在于，包括如下步骤；通过加热固化法得到PDMS薄膜后，采用等离子体处理，制备获得PDMS亲水膜；从第一电极层开始到第二电极层为止中的任意相邻的上下界面，选择其中的至少一组界面之间设置PDMS亲水膜，通过PDMS热压使上下相邻界面结合；移除PDMS亲水膜。2.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于：所述第一传输层为空穴传输层，第二传输层为电子传输层，或者，所述第一传输层为电子传输层，第二传输层为空穴传输层。3.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，所述加热固化法包括以下步骤：将SYLGARD184的基本组分和固化剂按比例10:1～10:3混合，在紫外臭氧箱中高温固化后形成PDMS薄膜。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：华碧新能源技术研究苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：