一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，钙钛矿太阳能电池的制备方法包括：提供导电衬底，导电衬底包括衬底以及位于衬底一侧表面的第一电极层；在第一电极层表面形成第一载流子传输层；在第一载流子传输层表面形成第一钝化层，第一钝化层的材料具有富电子共轭基团；利用干法工艺在第一钝化层表面形成金属卤化盐层；在金属卤化盐层表面形成有机液膜，有机液膜与金属卤化盐层反应形成钙钛矿中间相；对钙钛矿中间相进行第一退火，得到钙钛矿层。第一钝化层中的富电子共轭基团能够与Pb0络合，降低了钙钛矿层下表面的深能级缺陷浓度，从而降低了载流子在钙钛矿层下表面的复合程度，进而提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着全球生态环境和能源短缺问题的日益严峻，太阳能光伏发电受到广泛关注。钙钛矿电池作为第三代新型太阳能电池，凭借其低成本、制备工艺简单、效率高等优势成为太阳能电池领域中一颗冉冉升起的新星。在短短的十余年内，钙钛矿太阳能电池的效率从3.8％提升至25％以上，显示出具有巨大的潜力。钙钛矿太阳能电池的核心为具有光电效应的钙钛矿层，目前钙钛矿层的材料通常为铅基钙钛矿材料。
[0003]然而，钙钛矿材料本身的离子特性以及快速结晶过程导致钙钛矿层表面形成未配位的Pb
2+
，Pb
2+
在加热或光照的情况下容易被还原为金属态的Pb0，Pb0作为一种深能级缺陷，可以同时捕获电子和空穴，造成严重的界面复合损失，从而影响钙钛矿太阳能电池的光电转换性能。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于如何降低钙钛矿层表面的深能级缺陷浓度，从而提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：提供导电衬底，导电衬底包括衬底以及位于衬底一侧表面的第一电极层；在第一电极层背离衬底的一侧表面形成第一载流子传输层；在第一载流子传输层背离衬底的一侧表面形成第一钝化层，第一钝化层的材料具有富电子共轭基团；利用干法工艺在第一钝化层背离第一载流子传输层的一侧表面形成金属卤化盐层；在金属卤化盐层背离第一钝化层的一侧表面形成有机液膜，有机液膜与金属卤化盐层反应形成钙钛矿中间相；对钙钛矿中间相进行第一退火，得到钙钛矿层。
[0006]可选的，富电子共轭基团包括巯基、酯基、羧基、酮基、砜基、磷氧基、羰基、氰基、酰基、卤素、苯环中的至少一种。
[0007]可选的，第一钝化层的材料包括甲基乙基硫醚、烯丙基甲硫醚、2
‑
氯乙基甲硫醚、2
‑
甲基
‑2‑
噻唑啉、2
‑
氨基
‑2‑
噻唑啉、4
‑
溴咪唑、4
‑
氯咪唑、2
‑
氟
‑6‑
甲基吡啶、5
‑
氨基
‑2‑
氟吡啶、3
‑
甲基
‑4‑
碘吡唑、4
‑
碘吡啶、乙酸吡啶盐、环戊基甲醛、5
‑
羟基戊醛、N
‑
甲基
‑2‑
吡咯甲醛、环己烷甲醛、3
‑
甲基苯甲醛、丙炔酸甲酯、乙醇酸甲酯、乙基炔丙酯、丙酮酸甲酯、N
‑
甲氨基甲酸乙酯、3,3
‑
二甲基丙烯酸甲酯、环丙基甲酸乙酯、2
‑
甲基丁酸甲酯、乙酸2,2
‑
二氟乙酯、3
‑
氨基巴豆酸乙酯、叠氮乙酸乙酯、3
‑
羟基丁酸乙酯、2
‑
羟基丁酸乙酯、磷酸甲酯、磷酸二甲酯、环丙基腈、亚甲基氨基乙腈、甲氧基乙腈、3
‑
甲氧基丙腈、环己基异腈、3
‑
溴吡唑、3
‑
溴
‑1‑
甲基吡唑、二甲基氰胺、甲酰苯胺、2,2,2
‑
三氟乙胺、2
‑
甲基四氢噻吩
‑3‑
酮、3
‑
羟基苯硫酚、3
‑
氰基
‑
1,2,4
‑
三氮唑、尿素
‑
15N2、盐酸胍、三甲基氧膦、4
‑
氨基丁烷
‑1‑
磷酸、甲氧基乙酰氯、环丙基溴、3
‑
溴
‑2‑
丁酮、苄基碘、对碘甲苯、氯甲基环丙烷、吖啶盐中的至少一
种。
[0008]可选的，在第一载流子传输层背离衬底的一侧表面形成第一钝化层的步骤包括：配制第一钝化溶液，在第一载流子传输层背离衬底的一侧表面形成第一钝化液膜，对第一钝化液膜进行第二退火，得到固态的第一钝化层。
[0009]可选的，形成第一钝化液膜的工艺包括狭缝涂布工艺、刮涂工艺、喷涂工艺、旋涂工艺或浸润工艺。
[0010]可选的，所述第一钝化溶液中溶质的浓度为0.001mol/L
‑
0.05mol/L，所述第一钝化溶液的溶剂包括异丙醇。
[0011]可选的，所述第二退火的温度为80℃
‑
100℃，所述第二退火的时间为5min
‑
15min。
[0012]可选的，采用真空蒸镀工艺在第一载流子传输层背离衬底的一侧表面形成第一钝化层。
[0013]可选的，第一钝化层的沉积速率为
[0014]可选的，干法工艺包括真空蒸镀工艺、磁控溅射工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺；在金属卤化盐层背离第一钝化层的一侧表面形成有机液膜的工艺包括狭缝涂布工艺、刮涂工艺、喷涂工艺、旋涂工艺或浸润工艺。
[0015]可选的，金属卤化盐层的沉积速率为
[0016]可选的，有机液膜的浓度为0.2mol/L
‑
1mol/L。
[0017]可选的，钙钛矿太阳能电池的制备方法还包括：在形成钙钛矿层之后，在钙钛矿层背离衬底的一侧表面形成第二钝化层，第二钝化层的材料具有富电子共轭基团。
[0018]可选的，富电子共轭基团包括巯基、酯基、羧基、酮基、砜基、磷氧基、羰基、氰基、酰基、卤素、苯环中的至少一种。
[0019]可选的，第二钝化层的材料包括甲基乙基硫醚、烯丙基甲硫醚、2
‑
氯乙基甲硫醚、2
‑
甲基
‑2‑
噻唑啉、2
‑
氨基
‑2‑
噻唑啉、4
‑
溴咪唑、4
‑
氯咪唑、2
‑
氟
‑6‑
甲基吡啶、5
‑
氨基
‑2‑
氟吡啶、3
‑
甲基
‑4‑
碘吡唑、4
‑
碘吡啶、乙酸吡啶盐、环戊基甲醛、5
‑
羟基戊醛、N
‑
甲基
‑2‑
吡咯甲醛、环己烷甲醛、3
‑
甲基苯甲醛、丙炔酸甲酯、乙醇酸甲酯、乙基炔丙酯、丙酮酸甲酯、N
‑
甲氨基甲酸乙酯、3,3
‑
二甲基丙烯酸甲酯、环丙基甲酸乙酯、2
‑
甲基丁酸甲酯、乙酸2,2
‑
二氟乙酯、3
‑
氨基巴豆酸乙酯、叠氮乙酸乙酯、3
‑
羟基丁酸乙酯、2
‑
羟基丁酸乙酯、磷酸甲酯、磷酸二甲酯、环丙基腈、亚甲基氨基乙腈、甲氧基乙腈、3
‑
甲氧基丙腈、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，其特征在于，包括：提供导电衬底，所述导电衬底包括衬底以及位于所述衬底一侧表面的第一电极层；在所述第一电极层背离所述衬底的一侧表面形成第一载流子传输层；在所述第一载流子传输层背离所述衬底的一侧表面形成第一钝化层，所述第一钝化层的材料具有富电子共轭基团；利用干法工艺在所述第一钝化层背离所述第一载流子传输层的一侧表面形成金属卤化盐层；在所述金属卤化盐层背离所述第一钝化层的一侧表面形成有机液膜，所述有机液膜与所述金属卤化盐层反应形成钙钛矿中间相；对所述钙钛矿中间相进行第一退火，得到钙钛矿层。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，所述富电子共轭基团包括巯基、酯基、羧基、酮基、砜基、磷氧基、羰基、氰基、酰基、卤素、苯环中的至少一种；优选的，所述第一钝化层的材料包括甲基乙基硫醚、烯丙基甲硫醚、2
‑
氯乙基甲硫醚、2
‑
甲基
‑2‑
噻唑啉、2
‑
氨基
‑2‑
噻唑啉、4
‑
溴咪唑、4
‑
氯咪唑、2
‑
氟
‑6‑
甲基吡啶、5
‑
氨基
‑2‑
氟吡啶、3
‑
甲基
‑4‑
碘吡唑、4
‑
碘吡啶、乙酸吡啶盐、环戊基甲醛、5
‑
羟基戊醛、N
‑
甲基
‑2‑
吡咯甲醛、环己烷甲醛、3
‑
甲基苯甲醛、丙炔酸甲酯、乙醇酸甲酯、乙基炔丙酯、丙酮酸甲酯、N
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甲氨基甲酸乙酯、3,3
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二甲基丙烯酸甲酯、环丙基甲酸乙酯、2
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甲基丁酸甲酯、乙酸2,2
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二氟乙酯、3
‑
氨基巴豆酸乙酯、叠氮乙酸乙酯、3
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羟基丁酸乙酯、2
‑
羟基丁酸乙酯、磷酸甲酯、磷酸二甲酯、环丙基腈、亚甲基氨基乙腈、甲氧基乙腈、3
‑
甲氧基丙腈、环己基异腈、3
‑
溴吡唑、3
‑
溴
‑1‑
甲基吡唑、二甲基氰胺、甲酰苯胺、2,2,2
‑
三氟乙胺、2
‑
甲基四氢噻吩
‑3‑
酮、3
‑
羟基苯硫酚、3
‑
氰基
‑
1,2,4
‑
三氮唑、尿素
‑
15N2、盐酸胍、三甲基氧膦、4
‑
氨基丁烷
‑1‑
磷酸、甲氧基乙酰氯、环丙基溴、3
‑
溴
‑2‑
丁酮、苄基碘、对碘甲苯、氯甲基环丙烷、吖啶盐中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述第一载流子传输层背离所述衬底的一侧表面形成第一钝化层的步骤包括：配制第一钝化溶液，在所述第一载流子传输层背离所述衬底的一侧表面形成第一钝化液膜，对所述第一钝化液膜进行第二退火，得到固态的所述第一钝化层；优选的，形成所述第一钝化液膜的工艺包括狭缝涂布工艺、刮涂工艺、喷涂工艺、旋涂工艺或浸润工艺；优选的，所述第一钝化溶液中溶质的浓度为0.001mol/L
‑
0.05mol/L，所述第一钝化溶液的溶剂包括异丙醇；优选的，所述第二退火的温度为80℃
‑
100℃，所述第二退火的时间为5min
‑
15min。4.根据权利要求1或2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用真空蒸镀工艺在所述第一载流子传输层背离所述衬底的一侧表面形成所述第一钝化层；优选的，所述第一钝化层的沉积速率为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，所述干法工艺包括真空蒸镀工艺、磁控溅射工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺；在所述金属卤化盐层背离所述第一钝化层的一侧表面形成有机液膜的工艺包括狭缝涂布工艺、刮涂工艺、喷涂工艺、旋涂工艺或浸润工艺；
优选的，所述金属卤化盐层的沉积速率为优选的，所述有机液膜的浓度为0.2mol/L
‑
1mol/L。6.根据权利要求1至5任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，还包括：在形成所述钙钛矿层之后，在所述钙钛矿层背离所述衬底的一侧表面形成第二钝化层，所述第二钝化层的材料具有富电子共轭基团；优选的，所述富电子共轭基团包括巯基、酯基、羧基、酮基、砜基、磷氧基、羰基、氰基、酰基、卤素、苯环中的至少一种；优选的，所述第二钝化层的材料包括甲基乙基硫醚、烯丙基甲硫醚、2
‑
氯乙基甲硫醚、2
‑
甲基
‑2‑
噻唑啉、2
‑
氨基
‑2‑
噻唑啉、4
‑
溴咪唑、4
‑
氯咪唑、2
‑
氟
‑6‑
甲基吡啶、5
‑
氨基
‑2‑
氟吡啶、3
‑
甲基
‑4‑
碘吡唑、4
‑
碘吡啶、乙酸吡啶盐、环戊基甲醛、5
‑
羟基戊醛、N
‑
甲基
‑2‑
吡咯甲醛、环己烷甲醛、3
‑
甲基苯甲醛、丙炔酸甲酯、乙醇酸甲酯、乙基炔丙酯、丙酮酸甲酯、N
‑
甲氨基甲酸乙酯、3,3
‑
二甲基丙烯酸甲酯、环丙基甲酸乙酯、2
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甲基丁酸甲酯、乙酸2,2
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二氟乙酯、3
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氨基巴豆酸乙酯、叠氮乙酸乙酯、3
‑
羟基丁酸乙酯、2
‑
羟基丁酸乙酯、磷酸甲酯、磷酸二甲酯、环丙基腈、亚甲基氨基乙腈、甲氧基乙腈、3
‑
甲氧基丙腈、环己基异腈、3
‑
溴吡唑、3
‑
溴
‑1‑
甲基吡唑、二甲基氰胺、甲酰苯胺、2,2,2
‑
三氟乙胺、2
‑
甲基四氢噻吩
‑3‑
酮、3
‑
羟基苯硫酚、3
‑
氰基
...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕恩兵，汪勇，巴前凯，
申请(专利权)人：宣城先进光伏技术有限公司，
类型：发明
国别省市：