一种钙钛矿太阳能电池、制备方法及百叶窗技术

本发明专利技术涉及一种钙钛矿太阳能电池、制备方法及百叶窗，制备方法包括钙钛矿膜层的制备，其特征在于：所述钙钛矿膜层的制备方法为：将DL

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池、制备方法及百叶窗


[0001]本专利技术涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池、制备方法和由该钙钛矿太阳能电池形成的百叶窗。

技术介绍

[0002]作为一种清洁的能源，太阳能可以满足日益增长的全球能源需求。在众多光电器件中，钙钛矿太阳能电池由于具有较高的功率转换效率以及较低的制造成本而备受关注。相比与晶硅电池，钙钛矿电池具有轻质、柔性、高弱光响应和半透明性的优势，在光伏一体建筑、智能窗户、轻质光伏屋顶等方面具有广泛的应用。
[0003]钙钛矿电池的问题主要在于电池稳定性和效率的不足，不能满足长时间持续工作的要求。其不稳定性和低效率的来源主要是钙钛矿膜层表面的缺陷态。电池中的钙钛矿膜层的缺陷会捕获光生载流子，并增加光生载流子的复合，降低载流子的利用效率。并且，缺陷的位置是能量活跃的位置，水汽、光照、热量等使得钙钛矿分解的因素通常从缺陷处开始作用，因而缺陷就成了分解的位点。因此，减少钙钛矿的膜层的缺陷密度，能够有效提升光生载流子的利用效率，提升电池的稳定性和效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的为提高钙钛矿太阳能电池的效率和热稳定性。
[0005]基于该目的，本专利技术一方面提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，该制备方法通过对钙钛矿膜层进行界面修饰克服钙钛矿膜层的界面缺陷，进而提升钙钛矿太阳能电池的热稳定性和效率。
[0006]另一方面，本专利技术提供了一种钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池的钙钛矿膜层上设置有界面修饰材料，能够克服钙钛矿膜层的界面缺陷，使钙钛矿太阳能电池效率提升8.4%。
[0007]再一方面，本专利技术提供了利用上述钙钛矿太阳能电池制备的百叶窗，百叶窗在实现通风窗口的同时能够将太阳能转换为电能，节约能耗，绿色环保。
[0008]所采取的具体方案为：其一，一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括基底的预处理、空穴传输层的制备、钙钛矿膜层的制备、电子传输层的制备、电极的制备，所述钙钛矿膜层的制备方法为：将DL
‑2‑
氨基
‑3‑
膦酰基丙酸与钙钛矿膜层材料旋涂于空穴传输层上成膜制得；所述钙钛矿膜层材料包括PbX
a
和材料一，所述材料一与所述PbX
a
配位能够形成ABX3晶型化合物，或所述钙钛矿膜层材料包括材料二，所述材料二为ABX3晶型化合物，其中A、B为不同的阳离子，B为Pb
2+
，X为阴离子，a=2。
[0009]其二，一种钙钛矿太阳能电池，包括钙钛矿膜层，所述钙钛矿膜层由DL
‑2‑
氨基
‑3‑
膦酰基丙酸与钙钛矿膜层材料制得；所述钙钛矿膜层材料包括PbX
a
和材料一，所述材料一与所述PbX
a
配位能够形成ABX3晶型化合物，或所述钙钛矿膜层材料包括材料二，所述材料二
为ABX3晶型化合物，其中A、B为不同的阳离子，B为Pb
2+
，X为阴离子。
[0010]作为一种优选的方案，所述A为甲胺基、甲脒基、铯、铷、中的一种或几种的组合。
[0011]所述材料一为甲脒碘（FAI）、甲脒溴（FABr）、甲脒氯（FACl）、甲胺碘（MAI）、甲胺溴（MABr）、甲胺氯（MACl）、碘化铯（CsI）、碘化铷（RbI）、氯化铯（CsCl）、氯化铷（RbCl）中的一种或几种的组合。材料二为甲脒铅碘（FAPbI3）。
[0012]作为一种优选方案，所述钙钛矿膜层的制备方法为：a 制备前驱体溶液，所述前驱体溶液包括溶液一：碘化铅（PbI2）和DL
‑2‑
氨基
‑3‑
膦酰基丙酸的混合溶液，作为一种优选方案，碘化铅和DL
‑2‑
氨基
‑3‑
膦酰基丙酸的质量比为635:1，溶剂为N
‑
N二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶液；溶液二：甲脒碘、甲胺溴、甲胺氯的混合溶液；b 将所述溶液一旋涂在所述空穴传输层上，干燥形成PbI2膜层；c 将所述溶液二旋涂在PbI2膜层上形成钙钛矿膜层；d退火，冷却。
[0013]作为一种优选方案，所述钙钛矿膜层的制备方法为：a 制备前驱体溶液，所述前驱体溶液为FAPbI3、MACl 、DL
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氨基
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膦酰基丙酸溶解在DMF/DMSO 中形成的溶液；b 将所述前驱体溶液涂覆在所述空穴传输层上；c 向膜层上滴加氯苯；d 在氮气氛围下退火，冷却形成钙钛矿膜层。
[0014]向钙钛矿膜层材料中加入MACl能够有效增加钙钛矿膜层中晶粒的尺寸，并提升钙钛矿晶体的结晶性能，进而提升载流子的传输效率。
[0015]作为一种优选方案，a=2，PbX
a
为PbI2、PbBr2或PbCl2，优选PbI2，所述DL
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氨基
‑3‑
膦酰基丙酸与PbI2的摩尔比为0.001~0.1，若摩尔比低于0.001，则不能有效钝化，导致缺陷密度仍然出于较高水平，若摩尔比高于0.1，则会有部分DL
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氨基
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膦酰基丙酸多余残留，影响载流子的传输，从而对膜层有负面的影响。
[0016]作为一种优选方案，所述甲脒碘、甲胺溴、甲胺氯的混合比例为（85~95）：（8~10）：（10~13）。再优选，所述甲脒碘、甲胺溴、甲胺氯的混合比例为1100:112:130。
[0017]作为一种优选方案，所述钙钛矿膜层的厚度为600
‑
800nm，钙钛矿膜层是电池的核心膜层，DL
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氨基
‑3‑
膦酰基丙酸加入会对钙钛矿膜层的吸光性和载流子传输效率有一定影响。低于600nm会有部分光线无法被充分吸收，高于800nm时，钙钛矿膜层中载流子不能有效传输。
[0018]作为一种优选方案，电子传输层的制备方法为：a将C60材料利用热蒸镀的方式以0.02nm/s的速率蒸镀至钙钛矿膜层上形成C60膜层，厚度为20nm；b将BCP材料利用热蒸镀的方式以0.015nm/s的速率蒸镀至C60膜层上，厚度为7nm，获得电子传输层。
[0019]其三，一种百叶窗，包括若干百叶窗叶片，叶片上设置有上述的钙钛矿太阳能电池。设置方式可以是钙钛矿太阳能电池直接作为百叶窗叶片或钙钛矿太阳能电池负载在叶
片基体上。
[0020]有益效果：钙钛矿太阳能电池不稳定性和低效率的来源是钙钛矿膜层中的缺陷态。本专利技术通过引入高效的钝化基团，对缺陷态进行有效的钝化，从而降低缺陷态的密度，提升电荷的抽取和传输能力，从而提升电池的稳定性和转化效率。
[0021]本专利技术通过加入氟DL
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氨基
‑3‑
膦酰基丙酸进行膜层的钝化和缺陷态密度的降低。DL
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氨基
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膦酰基丙酸具有NH2和S=O、C=O键，NH2和S=本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括钙钛矿膜层的制备，其特征在于：所述钙钛矿膜层的制备方法为：将DL
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氨基
‑3‑
膦酰基丙酸与钙钛矿膜层材料旋涂于空穴传输层上成膜制得；所述钙钛矿膜层材料包括PbX
a
和材料一，所述材料一能够与所述PbX
a
配位形成ABX3晶型化合物，或所述钙钛矿膜层材料包括材料二，所述材料二为ABX3晶型化合物，其中A、B为阳离子，B为Pb
2+
，X为阴离子，a=2。2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述钙钛矿膜层材料为PbI2、PbBr2、FAI、MAI、MACl中至少两种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述PbX
a
为PbI2，所述材料一为FAI、MABr和MACl；所述钙钛矿膜层的制备方法为：a 制备前驱体溶液，所述前驱体溶液包括溶液一：PbI2和DL
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氨基
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膦酰基丙酸的混合溶液；溶液二：FAI、MABr、MACl的混合溶液；b 将所述溶液一旋涂在所述空穴传输层上，干燥形成PbI2膜层；c 将所述溶液二旋涂在PbI2膜层上形成钙钛矿膜层；d退火，冷却。4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述钙钛矿膜层材料为FAPbI3和MACl；所述钙钛矿膜层的制备方法为：a 制备前驱体溶液，所述前驱体溶液为FAPbI3、MACl、DL
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氨基
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膦酰基丙酸溶解在DMF/DMSO 中形成的溶液；b 将所述前驱体溶液涂覆在所述空穴传输层上；c 向膜层上滴加氯苯；d 在氮气氛围下退火，冷却形成钙钛矿膜层。5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述DL
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氨基
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膦酰基丙酸与PbX
a
的摩尔比为0.001~0.01。6.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述FAI、MABr、MACl的质量混合比例为90：9：12。7.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛雯婷，
申请(专利权)人：江苏盛开高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：