一种类钙钛矿吸光薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种类钙钛矿吸光薄膜及其制备方法和应用，属于光伏器件制造技术领域。所述制备方法包含以下步骤：在覆盖有电子层的FTO基底上涂敷Sb2S3薄膜，然后依次涂敷SbI3溶液、FA

【技术实现步骤摘要】
一种类钙钛矿吸光薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光伏器件制造
，涉及一种类钙钛矿吸光薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电池技术按发展历程可分为一代晶硅技术，二代铜铟镓硒、砷化镓薄膜技术和三代新型电池技术。在第三代新型电池技术中，材料来源丰富、高效低成本的钙钛矿太阳能电池被公认为是最有发展潜力的光伏技术之一，目前单节电池的最高认证效率已达25.5％。
[0003]中国专利申请201811374705.4公开了一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，包括如下步骤：将含有化合物BXn的溶液旋涂沉积在有电子传输层或空穴传输层的导电基底上，并在旋涂过程中依次滴加甲醇和含氮有机卤化物AX的醇溶液，得到钙钛矿湿膜，然后将钙钛矿湿膜进行退火处理得到钙钛矿薄膜，再在退火后的钙钛矿薄膜上沉积空穴传输层或电子传输层，再沉积背电极，完成钙钛矿太阳能电池的制备。本专利技术的方法可制得较厚、高质量的钙钛矿薄膜，制备方便快捷，普适性好，可重复性好。但此专利原料中的二价金属铅的摩尔百分数不低于80％，仍涉及到传统含铅基钙钛矿薄膜材料的制备及应用，规避不了钙钛矿电池原始材料含有的高毒性铅问题，而铅的存在会潜在的对整个电池制备工艺人员或者环境造成危害。
[0004]因此，尽管铅基钙钛矿材料制备的电池具备高性能，但是其原始材料含有的高毒性铅仍然是需要解决的问题之一。目前，用Pb同族的低毒Sn
2+
来替代铅可以作为解决高毒Pb的问题，但是Sn
2+
很容易被氧化为Sn
4+
，造成电池的低效和难重复性；因此开发低毒、稳定的新钙钛矿材料体系成为目前的研究方向之一。传统的Bi和Sb金属的毒性远小于Pb，且以它们为组成的Sb2S3、Sb2Se3、Bi2S3和Bi2Se3也是一些潜在的吸光材料，目前已被用在太阳能电池上，但是效率却远低于钙钛矿电池。因此，以Sb2S3、Sb2Se3、Bi2S3和Bi2Se3为基础材料制备出相应的钙钛矿结构的吸光材料可有望减少钙钛矿的Pb毒性和长期稳定性问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种制备方法简单、可重复性高的类钙钛矿吸光薄膜及其制备方法，所述薄膜用于制备钙钛矿吸光电池，电池转换效率高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]首先，提供了一种吸光薄膜的制备方法，包含以下步骤：在覆盖有电子层的FTO基底上涂敷Sb2S3薄膜，然后依次涂敷SbI3溶液、FA
X
MA1‑
X
I溶液，最后退火后得到吸光薄膜；所述FA
X
MA1‑
X
I溶液中X为0
‑
1之间的任何数值。
[0008]进一步地，所述电子层为ZnO、TiO2、SnO2的任意一种。
[0009]进一步地，所述Sb2S3薄膜的制备方法包括以下步骤：5
‑
10℃条件下，在Na2S2O3和SbCl3的水溶液中加入金属离子，搅拌得到Sb2S3薄膜；所述金属离子来自ZnCl2、BiCl3、BaCl2中的一种或几种。
[0010]进一步地，所述Na2S2O3和SbCl3的水溶液的浓度为0.01
‑
0.5mol/L；所述Na2S2O3和SbCl3的摩尔比为3.5
‑
4.5：2.5
‑
3.5，优选为4：3；所述金属离子的浓度为0.01
‑
0.4mol/L。
[0011]进一步地，所述Sb2S3薄膜涂敷完成后直接进行SbI3溶液涂敷，所述SbI3溶液通过0.01
‑
0.4mol的SbI3溶解在N，N二甲基甲酰胺(DMF)中得到，然后130
‑
200℃下煅烧得到SbSI薄膜。
[0012]进一步地，所述SbSI薄膜后续进行FA
X
MA1‑
X
I溶液涂敷，然后100
‑
150℃下退火。
[0013]进一步地，所述FA
X
MA1‑
X
I溶液通过总量为0.2
‑
0.8mmol的FAI和MAI溶解在1mL的异丙醇中得到，其中X为0
‑
1之间的任何数值。
[0014]进一步地，所述FA
X
MA1‑
X
I为甲眯甲胺碘，所述FAI为甲眯碘，所述MAI为甲胺碘。
[0015]进一步地，所述制备方法得到的吸光薄膜。
[0016]进一步地，所述的制备方法得到的吸光薄膜或所述的吸光薄膜在制备钙钛矿吸光电池中的应用。
[0017]进一步地，所述钙钛矿吸光电池的制备方法包括以下步骤：首先在所述的类钙钛矿吸光薄膜上涂敷聚3
‑
己基噻吩(P3HT)，160℃退火10min，冷却后涂敷2,6
‑
(4,4
‑
双
‑
(2
‑
乙基己基)
‑
4H
‑
环戊烷[2,1
‑
b；3,4
‑
b]二噻吩)
‑
alt
‑
4,7
‑
(2,1,3
‑
苯并噻二唑)(PCPDTBT)，150℃退火5min，冷却后蒸镀银或金电极组装成钙钛矿吸光电池。
[0018]进一步地，所述PCPDTBT为PCPDTBT的1，2二氯苯溶液(浓度为5mg/mL)。
[0019]在一些具体的实施方式中，所述类钙钛矿吸光薄膜的制备方法如下：
[0020](1)把FTO玻璃浸泡在60℃的浓度为25mM的四氯化钛水溶液60min，然后500℃马弗炉煅烧1h，得到TiO2/FTO基底；
[0021](2)把TiO2/FTO基底垂直浸渍在含有0.2mg/mL ZnCl2、15.8mg/mL Na2S2O3和30.4mg/mL SbCl3的8℃的50mL水溶液中进行化学浴沉积，静置沉积时间为2h，得到相应的Sb2S3薄膜，用水把Sb2S3薄膜冲洗干净，室温干燥之后转移到手套箱中；然后用SbI3溶液(50.25mg SbI3溶解在1mL的DMF中)进行旋涂，160℃进行低温退火，此旋涂和退火过程进行5次，最后用DMF溶液冲洗，得到SbSI薄膜；
[0022](3)在上述SbSI薄膜上旋涂FA
0.04
MA
0.96
I溶液(61.04mg MAI和3.44mg FAI溶解在1mL的异丙醇溶液)，然后进行120℃下退火20min，得到FAMASbSI(甲眯甲胺锑硫碘)薄膜。
[0023]所述钙钛矿吸光电池的制备方法如下：
[0024]将上述所制备的FAMASbSI薄膜冷却，旋涂P3HT空穴层(15mg/mL的氯苯溶液)、160℃退火10min，冷却后旋涂PCPDTBT(5mg/mL的1，2氯苯溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸光薄膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：在覆盖有电子层的FTO基底上涂敷Sb2S3薄膜，然后依次涂敷SbI3溶液、FA
X
MA1‑
X
I溶液，最后退火后得到吸光薄膜；所述FA
X
MA1‑
X
I溶液中X为0
‑
1之间的任何数值。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电子层为ZnO、TiO2、SnO2的任意一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Sb2S3薄膜的制备方法包括以下步骤：5
‑
10℃条件下，在Na2S2O3和SbCl3的水溶液中加入金属离子，搅拌得到Sb2S3薄膜；所述金属离子来自ZnCl2、BiCl3、BaCl2中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Na2S2O3和SbCl3的水溶液的浓度为0.01
‑
0.5mol/L，所述Na2S2O3和SbCl3的摩尔比为3.5
‑
4.5：2.5
‑
3.5，所述金属离子的浓度为0.01
‑
0.4mol/L。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Sb2S3薄膜涂敷完成后直接进行SbI3溶液涂敷，所述SbI3溶液通过0.01
‑
0.4mol的SbI3溶解在N，N二甲基甲酰胺中得到，然后130
‑
200℃下煅烧得到SbSI薄膜。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：何敬敬，牛强，赵长森，徐小雷，王旭，
申请(专利权)人：内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：