一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池及其制备方法。所述钙钛矿光伏电池，自下而上依次包括透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿光敏活性层、空穴传输层和金属电极，还包括界面钝化层，所述界面钝化层嵌入在所述空穴传输层与钙钛矿光敏活性层之间或所述电子传输层与钙钛矿光敏活性层之间，所述界面钝化层为Cu(acac)2材料。本发明专利技术将Cu(acac)2材料作为界面钝化层，嵌入在空穴传输层与钙钛矿光敏活性层之间或电子传输层与钙钛矿光敏活性层之间，使得制备的钙钛矿光伏电池具有效率较高、寿命较长、成本较低及稳定性较高等优点，利于实现钙钛矿光伏电池的市场化。场化。场化。

【技术实现步骤摘要】
一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于薄膜材料与器件
，具体涉及一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿光伏电池最高效率已经突破25％，具备商业化发展潜力。然而，稳定性一直影响其商业化进程，受到科研界和产业界极大关注。为了提高电池器件的效率和稳定性，除了制备高质量的钙钛矿光敏层外，恰当的界面修饰与钝化至关重要。
[0003]目前，国内外已经报道很多关于钙钛矿光敏层的相关界面修饰与钝化成果(J.Xia et al.,Energy Environ.Mater.2022,0,1
‑
24)。将聚合物插入钙钛矿光敏层/空穴传输层间，取得较为理想的钝化效果(P.Qin et al.,Adv.Funct.Mater.2020,1908408)，利用带隙比黑相钙钛矿更宽的δ
‑
FAPbI3相有效地抑制界面处的电荷复合(J.Zhang et al.,Adv.Funct.Mater.2022,2204642)，通过丙二酰胺调节分子构象选择性地固定碘或与配位不足的铅阳离子相互作用(X.Wang.,Chem.Eng.J.2023,138559)，利用马来酰亚胺十一酸提高光敏层的结晶度(L.Zhu et al.,Adv.Energy Mater.2021,2100529)，这些方法都降低了界面处陷阱态密度，抑制了离子迁移。然而，用于界面钝化的这些材料存在合成繁琐，成本高，载流子迁移率较低、酸性、亲水性等因素制约，严重阻碍这类材料适应钙钛矿电池大规模商业化发展，因此亟需寻找理想的界面修饰/钝化材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池及其制备方法，其采用的Cu(acac)2材料作为较理想的界面修饰/钝化材料，能够在提高电池性能的同时，有效降低电池的制作成本。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池，采用如下的技术方案：
[0006]一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池，自下而上依次包括透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿光敏活性层、空穴传输层和金属电极，还包括界面钝化层，所述界面钝化层嵌入在所述空穴传输层与钙钛矿光敏活性层之间或所述电子传输层与钙钛矿光敏活性层之间，所述界面钝化层为Cu(acac)2材料。
[0007]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0008]进一步，所述透明导电衬底为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃或镀有ITO的柔性透明塑料PET；所述电子传输层为SnO2薄膜；所述钙钛矿光敏活性层为CH3NH3PbI3钙钛矿光敏活性层或二元混合(CsI)
0.05
(FAPbI3)
0.95
(PbBr2)
0.05
(Cs＝cesium,FA＝HC(NH2)2)混合钙钛矿光敏活性层；所述空穴传输层为Spiro
‑
OMeTAD；所述金属电极为Cu电极、Au电极或Ag电极。
[0009]进一步，所述SnO2薄膜以溶液法制备得到，具体步骤如下:将0.1M SnCl2·
2H2O溶
于乙醇中，采用旋涂法将其涂在导电衬底上，在空气中于180℃条件下退火60min。
[0010]进一步，所述钙钛矿光敏活性层通过反溶剂法制备得到。
[0011]进一步，所述界面钝化层，在惰性气体环境下，利用Cu(acac)2溶液通过旋涂法或反溶剂法制备得到。
[0012]进一步，所述Cu(acac)2溶液中Cu(acac)2浓度为1.2
‑
4.0mg/ml，溶剂为异丙醇或氯苯；在惰性气体环境下，将Cu(acac)2修饰到空穴传输层与钙钛矿光敏活性层之间或电子传输层与钙钛矿光敏活性层之间。
[0013]进一步，所述旋涂法中，旋涂转速为800
‑
2000转/min，时间为15s。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池的制备方法，采用如下的技术方案：
[0015]一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池的制备方法，包括以下步骤：
[0016]1)清洗透明导电衬底并烘干；
[0017]2)采用溶液法在透明导电衬底上制备电子传输层，并将其放入紫外臭氧清洗仪中，在大气的气氛和室温下紫外臭氧处理15min；
[0018]3)在惰性气体保护下，在电子传输层表面制备钙钛矿光敏活性层；
[0019]4)在钙钛矿光敏活性层表面制备界面钝化层，所述界面钝化层为Cu(acac)2材料；
[0020]5)在界面钝化层表面用旋涂的方法制备空穴传输层；
[0021]6)利用蒸发镀膜法在空穴传输层表面制备金属电极，得到钙钛矿光伏电池；
[0022]或者
[0023]1)清洗透明导电衬底并烘干；
[0024]2)采用溶液法在透明导电衬底上制备电子传输层，将其放入紫外臭氧清洗仪中，在大气的气氛和室温下紫外臭氧处理15min；
[0025]3)在电子传输层表面制备界面钝化层，所述界面钝化层为Cu(acac)2材料；
[0026]4)在惰性气体保护下，在界面钝化层表面制备钙钛矿光敏活性层；
[0027]5)在钙钛矿光敏活性层表面用旋涂的方法制备空穴传输层；
[0028]6)利用蒸发镀膜法在空穴传输层表面制备金属电极，得到钙钛矿光伏电池。
[0029]进一步，所述界面钝化层以旋涂法制备得到，具体步骤如下：将Cu(acac)2溶液旋涂在钙钛矿光敏活性层表面或电子传输层表面，得到界面钝化层。
[0030]本专利技术的有益效果是：本专利技术将Cu(acac)2材料作为界面钝化层，嵌入在空穴传输层与钙钛矿光敏活性层之间或电子传输层与钙钛矿光敏活性层之间；使界面发生改性，大大增加了界面的接触面积，有利于载流子的传输，抑制了非辐射复合的发生，提升了光伏器件的性能，从而大幅度提高电池的开路电压和填充因子；制备工艺简单，性能提升显著且制作成本较低，利于实现钙钛矿光伏电池的市场化。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例中以Cu(acac)2材料钝化空穴传输层与光敏层间界面的钙钛矿光伏电池的结构示意图。
[0032]图2为本专利技术实施例中以Cu(acac)2材料钝化电子传输层与光敏层间界面的钙钛
矿光伏电池的结构示意图。
[0033]图3为本专利技术实施例1
‑
5所得以Cu(acac)2材料钝化界面层与光敏层间界面的钙钛矿光伏电池J
‑
V曲线。
[0034]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0035]1、透本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池，自下而上依次包括透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿光敏活性层、空穴传输层和金属电极，其特征在于，还包括界面钝化层，所述界面钝化层嵌入在所述空穴传输层与钙钛矿光敏活性层之间或所述电子传输层与钙钛矿光敏活性层之间，所述界面钝化层为Cu(acac)2材料。2.根据权利要求1所述的一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述透明导电衬底为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃或镀有ITO的柔性透明塑料PET；所述电子传输层为SnO2薄膜；所述钙钛矿光敏活性层为CH3NH3PbI3钙钛矿光敏活性层或二元混合(CsI)
0.05
(FAPbI3)
0.95
(PbBr2)
0.05
(Cs＝cesium,FA＝HC(NH2)2)混合钙钛矿光敏活性层；所述空穴传输层为Spiro
‑
OMeTAD；所述金属电极为Cu电极、Au电极或Ag电极。3.根据权利要求2所述的一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述SnO2薄膜以溶液法制备得到，具体步骤如下：将0.1M SnCl2·
2H2O溶于乙醇中，采用旋涂法将其涂在导电衬底上，在空气中于180℃条件下退火60min。4.根据权利要求1所述的一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述钙钛矿光敏活性层通过反溶剂法制备得到。5.根据权利要求1所述的一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述界面钝化层，在惰性气体环境下，利用Cu(acac)2溶液通过旋涂法或反溶剂法制备得到。6.根据权利要求5所述的一种以Cu(acac)2材料钝化光敏层相邻界面的钙钛矿光伏电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦中立，王梓逸，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：