一种增强钙钛矿太阳能电池性能的方法技术

本发明专利技术提供了一种增强钙钛矿太阳能电池性能的方法，包括以下步骤：将二维钙钛矿单晶与具有表面配位作用的试剂混合，在三维钙钛矿界面诱导生成二维钙钛矿界面。与现有技术相比，本发明专利技术提供了一种二维钙钛矿增强三维钙钛矿太阳能电池性能的策略，采用两步法首先进行二维钙钛矿修饰，基于具有表面配位作用的试剂的化学可修饰特点，实现化学官能团引入，增强界面修饰，从而使二维钙钛矿可控，再进一步优化三维钙钛矿界面，不仅能够体现二维钙钛矿提高稳定性的作用，还可以通过配位修饰，解决二维钙钛矿电学性能差的缺点，实现增强钙钛矿太阳能电池性能的效果。阳能电池性能的效果。阳能电池性能的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种增强钙钛矿太阳能电池性能的方法


[0001]本专利技术涉及光伏
，更具体地说，是涉及一种增强钙钛矿太阳能电池性能的方法。

技术介绍

[0002]随着化石能源不断消耗以及能源需求持续上升，发展新型可持续能源是当今能源发展的重要方向之一。太阳能具有储量丰富、环保等特性，成为清洁能源中最重要的能源来源。因此，近年来，光伏技术发展在全球引起研究热潮。有机无机杂化钙钛矿太阳能电池由于理论效率高、成本低、原料来源丰富等特点，引起了诸多关注。但是，有机无机杂化钙钛矿材料在水、热和光条件下的本征不稳定性从而导致钙钛矿分解，会影响器件的长期稳定性，进一步阻碍了该技术的商业化应用。近些年来，二维层状钙钛矿因具有优越的稳定性，成为解决钙钛矿商业化的重要解决方案之一。但是，尽管二维钙钛矿可以优化稳定性，但是其晶界较多、尺寸效应等，导致产生能量势垒，形成量子阱结构，使带隙变宽，对电荷传输产生不利影响。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种增强钙钛矿太阳能电池性能的方法，采用二维钙钛矿增强三维钙钛矿太阳能电池性能的策略，不仅能够体现二维钙钛矿提高稳定性的作用，还可以通过配位修饰，解决二维钙钛矿电学性能差的缺点。
[0004]本专利技术提供了一种增强钙钛矿太阳能电池性能的方法，包括以下步骤：
[0005]将二维钙钛矿单晶与具有表面配位作用的试剂混合，在三维钙钛矿界面诱导生成二维钙钛矿界面。
[0006]优选的，所述二维钙钛矿单晶的制备方法具体为：
[0007]将有机盐和无机盐加入酸溶液中，进行第一次混合后过滤，在将过滤得到的混合溶液在惰性气氛下进行第二次混合，降温后得到二维钙钛矿单晶；
[0008]所述有机盐为FAI、MAI、FACl、MACl、FABr或MABr；
[0009]所述无机盐为MB2，其中M为Pb或Sn，B为I、Cl、Br或F；
[0010]所述酸溶液为氢碘酸、浓硝酸或浓硫酸。
[0011]优选的，所述第一次混合的温度为40℃～60℃，时间为20min～40min；所述惰性气氛为N2气氛；所述第二次混合的温度为80℃～100℃，时间为1h～3h。
[0012]优选的，所述降温的过程具体为：
[0013]以每小时下降1℃～3℃的速率降至40℃～60℃，得到二维钙钛矿单晶。
[0014]优选的，所述具有表面配位作用的试剂为酪胺盐酸盐或抗坏血酸。
[0015]优选的，所述二维钙钛矿单晶与具有表面配位作用的试剂的质量比为1：(0.1～2)。
[0016]优选的，所述二维钙钛矿界面存在于：
[0017]三维钙钛矿界面与电子传输层之间；
[0018]或：三维钙钛矿界面与空穴传输层之间；
[0019]或：同时存在于三维钙钛矿界面与电子传输层之间以及三维钙钛矿界面与空穴传输层之间。
[0020]优选的，所述电子传输层为SnO2层、TiO2层或C60及其衍生物层，厚度为10nm～100nm；
[0021]所述空穴传输层为Spiro
‑
OMeTAD层、NiOx层或CuOx层，厚度为10nm～100nm。
[0022]优选的，所述三维钙钛矿界面的厚度为100nm～700nm。
[0023]优选的，所述二维钙钛矿界面的厚度为20nm～500nm。
[0024]本专利技术提供了一种增强钙钛矿太阳能电池性能的方法，包括以下步骤：将二维钙钛矿单晶与具有表面配位作用的试剂混合，在三维钙钛矿界面诱导生成二维钙钛矿界面。与现有技术相比，本专利技术提供了一种二维钙钛矿增强三维钙钛矿太阳能电池性能的策略，采用两步法首先进行二维钙钛矿修饰，基于具有表面配位作用的试剂的化学可修饰特点，实现化学官能团引入，增强界面修饰，从而使二维钙钛矿可控，再进一步优化三维钙钛矿界面，不仅能够体现二维钙钛矿提高稳定性的作用，还可以通过配位修饰，解决二维钙钛矿电学性能差的缺点，实现增强钙钛矿太阳能电池性能的效果。
[0025]另外，本专利技术提供的方法对现有钙钛矿太阳能电池制备工艺影响小、易实现，条件温和、易控，同时适用范围广，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0026]图1为实施例1和对比例1提供的钙钛矿太阳能电池的电流密度随电压变化曲线比较图；
[0027]图2为实施例1和对比例1提供的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率数据比较图；
[0028]图3为实施例2中体现三维钙钛矿和二维钙钛矿结构的扫描电镜图；
[0029]图4为实施例2提供的钙钛矿太阳能电池的电流密度随电压变化曲线；
[0030]图5为实施例3提供的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0031]图6为实施例3提供的钙钛矿太阳能电池的电流密度随电压变化曲线。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术提供了一种增强钙钛矿太阳能电池性能的方法，包括以下步骤：
[0034]将二维钙钛矿单晶与具有表面配位作用的试剂混合，在三维钙钛矿界面诱导生成二维钙钛矿界面。
[0035]在本专利技术中，所述二维钙钛矿单晶的制备方法优选具体为：
[0036]将有机盐和无机盐加入酸溶液中，进行第一次混合后过滤，在将过滤得到的混合溶液在惰性气氛下进行第二次混合，降温后得到二维钙钛矿单晶。
[0037]在本专利技术中，所述有机盐优选为FAI(碘化甲脒，HC(NH2)2I)、MAI(碘化甲胺，CH3NH3I)、FACl(氯化甲脒，HC(NH2)2Cl)、MACl(氯化甲胺，CH3NH3Cl)、FABr(溴化甲脒，HC(NH2)2Br)或MABr(溴化甲胺，CH3NH3Br)，更优选为FAI。本专利技术对所述有机盐的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
[0038]在本专利技术中，所述无机盐优选为MB2，其中M为Pb或Sn，B为I、Cl、Br或F；更优选为PbI2。本专利技术对所述无机盐的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
[0039]在本专利技术中，所述酸溶液优选为氢碘酸、浓硝酸或浓硫酸，更优选为氢碘酸。本专利技术对所述酸溶液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
[0040]在本专利技术中，所述有机盐、无机盐和酸溶液的用量比优选为0.001mol：0.001mol：(2ml～20ml)。
[0041]在本专利技术中，所述第一次混合的温度优选为40℃～60℃，更优选为50℃，时间优选为20min～40min，更优选为30min。
[0042]在本专利技术中，所述惰性气氛优选为N2气氛；所述第二次混合的温度优选为80℃～100℃，更优选为90℃，时间优选为1h～3h本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强钙钛矿太阳能电池性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：将二维钙钛矿单晶与具有表面配位作用的试剂混合，在三维钙钛矿界面诱导生成二维钙钛矿界面。2.根据权利要求1所述的增强钙钛矿太阳能电池性能的方法，其特征在于，所述二维钙钛矿单晶的制备方法具体为：将有机盐和无机盐加入酸溶液中，进行第一次混合后过滤，在将过滤得到的混合溶液在惰性气氛下进行第二次混合，降温后得到二维钙钛矿单晶；所述有机盐为FAI、MAI、FACl、MACl、FABr或MABr；所述无机盐为MB2，其中M为Pb或Sn，B为I、Cl、Br或F；所述酸溶液为氢碘酸、浓硝酸或浓硫酸。3.根据权利要求2所述的增强钙钛矿太阳能电池性能的方法，其特征在于，所述第一次混合的温度为40℃～60℃，时间为20min～40min；所述惰性气氛为N2气氛；所述第二次混合的温度为80℃～100℃，时间为1h～3h。4.根据权利要求2所述的增强钙钛矿太阳能电池性能的方法，其特征在于，所述降温的过程具体为：以每小时下降1℃～3℃的速率降至40℃～60℃，得到二维钙钛矿单晶。5.根据权利要求1所述的增强钙钛矿太阳能电池性能的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖平，赵政晶，赵志国，赵东明，秦校军，蔡子贺，刘云，
申请(专利权)人：华能新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：