一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法，将制得的钙钛矿多晶薄膜的基底冷却至室温后，转移至旋涂仪吸盘，在上表面滴加一定量的碘化铵或溴化铵溶液，迅速以3000

【技术实现步骤摘要】
一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法。

技术介绍

[0002]有机
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无机铅卤化钙钛矿光伏器件的光电转化效率已经超过了25％，具有更加优异的带隙可调性，原料成本较低以及易加工等优势，可与晶硅太阳能电池相媲美。但是，有机
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无机铅卤化钙钛矿太阳能电池不稳定，在高湿度、高温等环境下容易发生降解使得光电性能严重降低。其原因是材料中具有的挥发性的有机组分使得其光伏器件热稳定性较低，同时，质子化的甲胺离子容易在光照或者氧存在的条件下发生过氧化，在器件工作过程中，有机阳离子还容易发生电极化从而影响器件性能。
[0003]在全无机CsPbIxBr3
‑
x钙钛矿中，缺陷的形成与有机
‑
无机钙钛矿薄膜缺陷形成机制有所不同，Cs+和Pb2+作为无机组分，其热稳定性显著提高，铯基铅卤化(CsPIxBr3
‑
x)钙钛矿的宽带隙适合结合低带隙的硅基等光伏材料制备串联叠层光伏器件。因此，铯基全无机钙钛矿CsPbIxBr3
‑
x太阳能电池受到相关研究人员的广泛关注。但是，由于铅卤键能较低(Pb
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I键能为142kJ mol
‑
1)，导致在热退火成膜时薄膜更倾向于形成较多卤素空位缺陷或由此导致的Pb0等深能级缺陷，钙钛矿界面处空位缺陷会通过扩散引起晶体界面处其他阳离子或阴离子的迁移，导致钙钛矿多晶薄膜分解；同时大量的空位缺陷容易诱导界面发生电荷复合，影响光电器件中的载流子动力学过程，同时引起光电流迟滞效应，从而影响器件的光电性能及稳定性。
[0004]因此，如何降低全无机CsPbIxBr3
‑
x钙钛矿界面缺陷密度，提供有效的界面钝化技术，从而提高全无机钙钛矿太阳能电池的光电转化效率和稳定性，是亟需解决的主要问题，。
[0005]因此，有必要提供一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法。
[0007]本专利技术提供的一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法，其钙钛矿太阳能电池包含以下结构：透明导电基底\电子传输层\钙钛矿层\钝化修饰层\空穴传输层\电极层，具体方法步骤为：
[0008]S1、清洗透明导电基底并干燥，在其导电层表面旋涂一层电子传输层；
[0009]S2、按照适当配比配制钙钛矿前驱体，将其溶解于适当体积的溶剂A中，加热搅拌至澄清，得到钙钛矿前驱体溶液；将卤化铵盐干燥后，溶解于溶剂B中，搅拌至完全溶解，制得一定浓度的卤化铵盐溶液；
[0010]S3、将制得的具有电子传输层结构的导电基底经紫外臭氧处理15
‑
30分钟；随后转移至旋涂仪吸盘，在其表面滴加一定量的钙钛矿前驱体溶液，溶液铺展开后以1500
‑
3500rpm的转速旋涂20
‑
100秒；旋涂结束后迅速将基底转移至35
‑
65℃的热台表面退火60
‑
120秒，然后至于120
‑
180℃的热台上退火3
‑
20分钟；
[0011]S4、将制得的钙钛矿多晶薄膜的基底冷却至室温后，转移至旋涂仪吸盘，在上表面滴加一定量的碘化铵或溴化铵溶液，迅速以3000
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7000rpm的速度旋转10
‑
60秒，从而制得界面钝化修饰层；
[0012]S5、在界面钝化修饰层表面组装一层空穴传输层材料；
[0013]S6、将电极蒸镀到上述基底上。
[0014]优选的，所述S1中导电基底为ITO、FTO中任何一种。
[0015]优选的，所述S1中电子传输层为SnO2、TiO2、PC60BM中的任何一种。
[0016]优选的，所述电子传输层为SnO2时，其制备工艺为5wt％的SnO2胶体溶液在ITO上以2000
‑
4000rpm的转速旋涂10
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60秒，然后放置于150
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200℃的热台上保温15
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60分钟；
[0017]优选的，所述溶剂A为DMSO、DMF的任意比例的混合物，溶剂B为甲醇、异丙醇、氯苯中的任意一种。
[0018]优选的，所述S3中滴加钙钛矿前驱体的体积为30
‑
100微升，钙钛矿前驱体物质的量浓度为0.6
‑
1.2M，所制备的钙钛矿层为铯基全无机钙钛矿CsPbIxBr3
‑
x。
[0019]优选的，所述S2中卤化铵盐溶液浓度为0.05mg/mL
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0.5mg/mL，滴加卤化铵盐溶液的体积为10
‑
100微升。
[0020]优选的，所述S5中空穴传输层材料为PTAA、Spiro
‑
OmeTAD中的任意一种。
[0021]优选的，所述S6中电极材料为金、银中的任意一种。
[0022]与相关技术相比较，本专利技术提供的一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法具有如下有益效果：
[0023]1、本专利技术中的钙钛矿太阳能电池的界面层由卤化铵钝化修饰，卤化铵中的卤素离子能够钝化全无机钙钛矿多晶薄膜表面卤素离子空位缺陷，另一方面可以适当降低铅富集缺陷，从而钝化了钙钛矿表面的未配位的缺陷，降低了非辐射复合。此外，这种小尺寸离子钝化剂未影响其微观形貌及晶格结构，保证了电荷载流子的传输和转移速度。其钝化工艺简单，钝化剂成本低廉，钝化效果明显，可以促进钙钛矿太阳能电池的商业化应用前景。
附图说明
[0024]图1是一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法流程示意图；
[0025]图2是本专利技术中实施例1制备的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0026]图3是本专利技术实施例1制备获得的钙钛矿界面修饰层表面的太阳能电池与对照组1未钝化的钙钛矿太阳能电池的光致荧光光谱图；
[0027]图4是本专利技术实施例1制备获得的钙钛矿界面修饰层表面的扫描电镜图；
[0028]图5是本专利技术实施例1制备获得的钙钛矿界面修饰层表面的太阳能电池与对照组1未钝化的钙钛矿太阳能电池的XRD测试图；
[0029]图6是根据实施例1制备获得的钙钛矿太阳能电池与对照组1未钝化的钙钛矿太阳能电池的J
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V曲线扫描图。
[0030]图中1、透明导电基底；2、电子传输层；3、钙钛矿层；4、钝化修饰层；5、空穴传输层；6、电极层。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法，其钙钛矿太阳能电池包含以下结构：透明导电基底\电子传输层\钙钛矿层\钝化修饰层\空穴传输层\电极层，其特征在于，具体方法步骤为：S1、清洗透明导电基底并干燥，在其导电层表面旋涂一层电子传输层；S2、按照适当配比配制钙钛矿前驱体，将其溶解于适当体积的溶剂A中，加热搅拌至澄清，得到钙钛矿前驱体溶液；将卤化铵盐干燥后，溶解于溶剂B中，搅拌至完全溶解，制得一定浓度的卤化铵盐溶液；S3、将制得的具有电子传输层结构的导电基底经紫外臭氧处理15
‑
30分钟；随后转移至旋涂仪吸盘，在其表面滴加一定量的钙钛矿前驱体溶液，溶液铺展开后以1500
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3500rpm的转速旋涂20
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100秒；旋涂结束后迅速将基底转移至35
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65℃的热台表面退火60
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120秒，然后至于120
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180℃的热台上退火3
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20分钟；S4、将制得的钙钛矿多晶薄膜的基底冷却至室温后，转移至旋涂仪吸盘，在上表面滴加一定量的碘化铵或溴化铵溶液，迅速以3000
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7000rpm的速度旋转10
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60秒，从而制得界面钝化修饰层；S5、在界面钝化修饰层表面组装一层空穴传输层材料；S6、将电极蒸镀到上述基底上。2.根据权利要求1所述的一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，所述S1中导电基底为ITO、FTO中任何一种。3.根据权利要求2所述的一种利用界面钝化改善钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，所述S1中电子...

【专利技术属性】
技术研发人员：周吉宇，刘洋硕，丁海民，柳青，王青龙，祁复功，孔祥广，李春燕，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：