一种2-氨基-5-溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种2

【技术实现步骤摘要】
一种2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池及制备方法


[0001]本专利技术是一种2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池及制备方法，属于无机钙钛矿太阳能电池


技术介绍

[0002]工业革命以来，世界各国对资源开发与能源消耗呈井喷式增长，人们长期过度开采利用煤、石油、天然气这些不可再生的化石能源。但随着人们认识到过度使用不可再生能源带来的严重后果，人们越来越多的发现并加以利用起可再生资源，包括太阳能、风能、核能等。
[0003]钙钛矿型太阳能电池作为一种新型化合物薄膜太阳能电池，可较好的利用太阳能，具有广阔的发展前景。常用的有机
‑
无机杂化钙钛矿材料虽然效率较高，但由于其本征不稳定性，使太阳能电池面临着长期稳定性方面的挑战，无机钙钛矿(CsPbX3，X＝Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
)则具有天然的热稳定性优势。
[0004]但同样，无机钙钛矿太阳电池也具有一定缺陷。首先，相比于正置结构(n
‑
i
‑
p)的无机钙钛矿太阳电池(PSC)，倒置结构(p
‑
i
‑
n)的无机钙钛矿太阳电池不仅可以避免使用传输层，而且还具有与串联结构更加兼容的工艺；但由于溶液法制备的多晶无机钙钛矿薄膜不可避免地会产生大量的表面缺陷，倒置结构的无机钙钛矿太阳电池(IPSC)通常具有一定的开路电压损失和填充因子损失。其次，无机钙钛矿薄膜的化学反应性组分暴露于湿度、热和光照时会迁移和挥发，导致卤化物空位和空隙、以及浓度的降低，对无机钙钛矿太阳电池器件性能和稳定性造成不利影响。同时，现有的无机钙钛矿太阳电池的钝化层也存在很多不足：1、钝化材料本身固有的热不稳定性因素不利于钙钛矿太阳电池的长期稳定性；2、钝化材料通常需要很高的浓度才可以达到很好的钝化效果，影响载流子的有效传输，对器件性能造成不利影响。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池及制备方法，通过以下技术方案解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种2
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氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池。
[0007]一种2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池，为PIN型结构，包括从下至上依次堆叠的透明导电衬底1、空穴传输层2、钙钛矿吸光层3、钝化层4、电子传输层5和电极6，
[0008]钙钛矿吸光层3同时满足以下条件：
[0009]a.钙钛矿吸光层3为CsPbI3‑
x
Br
x
型的无机钙钛矿薄膜，0≤x≤3；
[0010]b.钙钛矿吸光层3的厚度为200nm
‑
800nm；以及，
[0011]钝化层4由2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺甲醇溶液对钙钛矿吸光层3进行钝化处理得到。
[0012]在一些实施方式中，透明导电衬底1选自ITO导电玻璃、透明导电玻璃、透明导电柔性塑料、导电柔性不锈钢中的一种。
[0013]在一些实施方式中，空穴传输层2的材料选自NiO
x
、PTAA、P3CT、SAM中的一种。
[0014]在一些实施方式中，电子传输层5的材料选自PCBM、C60、SnO2中的一种。
[0015]在一些实施方式中，电极6同时满足以下条件：
[0016]a.所述电极6为通过热蒸发工艺制备的金属电极；
[0017]b.所述电极6厚度为10nm
‑
100nm。
[0018]本专利技术的第二个目的是提供一种制备上述的2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池的钝化层的方法。
[0019]一种制备2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池的钝化层的方法，无机钙钛矿基太阳电池为PIN型结构，包括从下至上依次堆叠的透明导电衬底1、空穴传输层2、钙钛矿吸光层3、钝化层4、电子传输层5和电极6，其中，钙钛矿吸光层3为CsPbI3‑
x
Br
x
型的无机钙钛矿薄膜，0≤x≤3；
[0020]所述钝化层4的制备方法包括：
[0021]采用溶液动态旋涂的方式，用浓度为0.1mg/mL
‑
1.0mg/mL的2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺甲醇溶液对CsPbI3‑
x
Br
x
型的无机钙钛矿薄膜进行钝化处理，得到旋涂后的无机钙钛矿薄膜；
[0022]对所述旋涂后的无机钙钛矿薄膜进行退火处理，得到厚度为1nm
‑
10nm的钝化层4。
[0023]在一些实施方式中，2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺甲醇溶液的优选浓度为0.25mg/mL
‑
0.75mg/mL。
[0024]在一些实施方式中，动态旋涂操作中，旋涂速度为2000r/min
‑
8000r/min，旋涂时间为20s
‑
60s。
[0025]在一些实施方式中，退火处理操作中，退火温度为50℃
‑
150℃，退火时间为1min
‑
10min。
[0026]本专利技术的第三个目的是提供由上述方法制备得到的2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿的钝化层的应用，该钝化层适用于无机钙钛矿基叠层太阳电池，至少包括以下结构器件：
[0027]1)无机钙钛矿/钙钛矿叠层太阳电池
[0028]2)无机钙钛矿/晶硅叠层太阳电池
[0029]3)无机钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031](1)本专利技术涉及一种2
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氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池，该2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池的钙钛矿吸光层，经过钝化处理，该材料具有多个基团有效改善了无机钙钛矿薄膜的表面缺陷，大大增加了载流子寿命，提高了无机钙钛矿薄膜的质量，提高了无机钙钛矿基太阳电池的光电转换效率。
[0032](2)本专利技术涉及一种2
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氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池的制备方法，该制备方法通过简单可控的方法用2
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种2
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氨基
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溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池，其特征在于，为PIN型结构，包括从下至上依次堆叠的透明导电衬底(1)、空穴传输层(2)、钙钛矿吸光层(3)、钝化层(4)、电子传输层(5)和电极(6)，所述钙钛矿吸光层(3)同时满足以下条件：a.所述钙钛矿吸光层(3)为CsPbI3‑
x
Br
x
型的无机钙钛矿薄膜，0≤x≤3；b.所述钙钛矿吸光层(3)的厚度为200nm
‑
800nm；以及，所述钝化层(4)由2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺甲醇溶液对所述钙钛矿吸光层(3)进行钝化处理得到。2.根据权利要求1所述的一种2
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氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池，其特征在于，所述透明导电衬底(1)选自ITO导电玻璃、透明导电玻璃、透明导电柔性塑料、导电柔性不锈钢中的一种。3.根据权利要求1所述的一种2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池，其特征在于，所述空穴传输层(2)的材料选自NiO
x
、PTAA、P3CT、SAM中的一种。4.根据权利要求1所述的一种2
‑
氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池，其特征在于，所述电子传输层(5)的材料选自PCBM、C60、SnO2中的一种。5.根据权利要求1所述的一种2
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氨基
‑5‑
溴苯甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池，其特征在于，所述电极(6)同时满足以下条件：a.所述电极(6)为通过热蒸发工艺制备的金属电极；b.所述电极(6)厚度为10nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓丹，王三龙，齐珊珊，王鹏阳，赵颖，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：