一种钙钛矿太阳能电池的再生方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池再生技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池的再生方法，包括以下步骤：将潮解后的钙钛矿太阳能电池放入加热容器中，通入氮气与DMSO气体的混合气体并加热；向加热容器中通入氮气，并高温加热。本发明专利技术在150

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池的再生方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池再生
，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池的再生方法。

技术介绍

[0002]在世界人口不断增长、全球经济快速发展的背景下，人类对能源的需求也与日俱增。天然气、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，传统化石能源已经难以满足人类的生产生活需要，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力，在国际市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。
[0003]太阳能电池，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，又称为“太阳能芯片”或“光电池”，它只要被满足一定照度条件的光照度，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流，是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic，缩写为PV)，简称光伏。太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体，目前太阳能电池的新兴研究方向是新型薄膜电池。新型薄膜电池包括钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池和有机太阳电池以及聚合物太阳能电池等。其中，钙钛矿太阳能电池具有生产成本低、生产工艺简便、电池稳定性好以及可制作柔性与叠层电池等诸多优势，逐渐成为研究的热点。
[0004]但钙钛矿作为离子材料的一大缺点是，当其处在湿度≥30％的环境下时，结构很不稳定，容易发生潮解相变，导致太阳能电池器件失效。失效的太阳能电池器件中仍然含有常见的有毒铅元素，若被大量丢弃则会造成严重的环境污染；且钙钛矿太阳能电池中导电基底与钙钛矿材料价格昂贵，潮解相变后便丢弃会造成制作成本的严重浪费，故采用再生手段，实现太阳能电池器件的再生是十分有必要的。目前的太阳能电池器件的再生一般采用将电极刮除后回收导电基底和钙钛矿前体材料，再使用回收的材料重新制备电池的方法实现再生，操作复杂，难以应用于实际生产。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种钙钛矿太阳能电池的再生方法，所述方法可成功实现钙钛矿太阳能电池的再生，且提高其光电转换效率及稳定性。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种钙钛矿太阳能电池的再生方法，包括以下步骤：
[0008](1)将钙钛矿太阳能电池潮解后置于可加热的容器中，向所述容器中通入氮气与DMSO气体的混合气体，并于150～200℃保持5～30min；所述混合气体中DMSO气体的体积分数为10～50％。
[0009](2)向所述容器中通入氮气，并于250～300℃保持10～60min。
[0010]进一步地，所述步骤(1)和步骤(2)为一次再生循环，所述再生循环可以反复多次进行。
[0011]进一步地，所述混合气体中DMSO气体的体积分数为5～40％。
[0012]进一步优选地，所述混合气体中DMSO气体的体积分数为10～35％。
[0013]进一步地，步骤(1)中于160～180℃保持15～20min；和/或，步骤(2)中于280～300℃保持35～40min。
[0014]进一步地，步骤(1)所述潮解的方法为：将钙钛矿太阳能电池在湿度为30～80％的条件中放置30～600min。
[0015]进一步地，步骤(1)通入所述混合气体的流速为0.2
‑
0.5L/min；和/或，步骤(2)通入氮气的流速为0.2
‑
0.5L/min。
[0016]钙钛矿作为离子材料，遇到水分子便会发生潮解由红棕色的钙钛矿相转变为浅黄色的非钙钛矿相。在氮气作为保护气体的基础上，向潮解后的非钙钛矿相钙钛矿太阳能电池中通入DMSO气体，在150℃
‑
200℃加热条件下DMSO置换潮解后钙钛矿中的水分子，再通过250
‑
300℃高温条件将DMSO完全除去，非钙钛矿相便会二次结晶重新转变回钙钛矿相。
[0017]进一步地，所述钙钛矿太阳能电池为CsPbIBr3或CsPbIBr2:xCsI钙钛矿太阳能电池，其中，x为0.01～0.20。
[0018]进一步地，钙钛矿太阳能电池的电极材料选自C、Ag、Au、Al电极中的一种或多种。
[0019]C、Ag、Au、Al电极之间存在空隙，高湿环境下，水分子基本上都是从电极之间的空隙渗进钙钛矿晶体中，使其遇水潮解，在本专利技术中，DMSO分子也是通过电极之间的空隙渗透进钙钛矿晶体中，置换潮解后的钙钛矿晶体中的水分子。
[0020]进一步地，所述钙钛矿太阳能电池的电子传输层的材料选自ZnO、SnO2、TiO2中的一种或多种。
[0021]进一步地，所述钙钛矿太阳能电池的导电衬底的材料选自FTO、ITO、银纳米线薄膜中的一种或多种。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1.本专利技术提出的一种钙钛矿太阳能电池的再生方法，通过在加热条件下向潮解的钙钛矿太阳能电池中通入由特定比例的氮气与DMSO气体组成的混合气体，使其从非钙钛矿相二次结晶，转变回钙钛矿相，无需破坏太阳能电池器件的整体结构，不必除去导电衬底和电极层便可以实现潮解电池的再生，成本低廉、步骤简单、操作简便；通过在再生过程中控制DMSO气体的比例，从而优化DMSO分子与潮解后钙钛矿中水分子的置换速率，使得再生的钙钛矿薄膜获得最佳的致密性能。
[0024]2.通过本专利技术再生的钙钛矿太阳能电池，再生之后的钙钛矿的晶粒尺寸更大，薄膜更致密，与电子层和电极之间的接触更为紧密，相较于潮解之前，其光电转换效率及稳定性均得到显著提高。
附图说明
[0025]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其它附图。
[0026]图1为本专利技术实施例1的SEM图；
[0027]图2为本专利技术实施例2的I
‑
V图；
[0028]图3为本专利技术实施例3的UV
‑
Vis图；
[0029]图4为本专利技术对比例1的SEM图；
[0030]图5为本专利技术对比例2的SEM图；
[0031]图6为本专利技术对比例3的SEM图；
[0032]图7为本专利技术对比例4的SEM图；
[0033]图8为本专利技术对比例5的SEM图。
具体实施方式
[0034]下面将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钙钛矿太阳能电池潮解后置于可加热的容器中，向所述容器中通入氮气与DMSO气体的混合气体，并于150～200℃保持5～30min；所述混合气体中DMSO气体的体积分数为10～50％。(2)向所述容器中通入氮气，并于250～300℃保持10～60min。2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的再生方法，其特征在于，所述混合气体中DMSO气体的体积分数为5～40％。3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的再生方法，其特征在于，所述混合气体中DMSO气体的体积分数为10～35％。4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的再生方法，其特征在于，步骤(1)中于160～180℃保持15～20min；和/或，步骤(2)中于280～300℃保持35～40min。5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的再生方法，其特征在于，步骤(1)所述潮解的方法为：将钙钛矿太阳能电池在湿度为30～80％的条件中放置30～600m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊森，曾西平，
申请(专利权)人：深圳市华科创智技术有限公司，
类型：发明
国别省市：