表面缺陷钝化的钙钛矿薄膜及钝化钙钛矿薄膜表面缺陷的方法技术

本发明专利技术公开了一种表面缺陷钝化的钙钛矿薄膜及钝化钙钛矿薄膜表面缺陷的方法，方法包括如下步骤：步骤1、取0.430～0.530g PbI2、0.170～0.190g FAI、0.075～0.085g PbBr2、0.015～0.025g MABr和0.015～0.020g CsI，边搅拌边分散于800mLN，N

【技术实现步骤摘要】
表面缺陷钝化的钙钛矿薄膜及钝化钙钛矿薄膜表面缺陷的方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体是一种表面缺陷钝化的钙钛矿薄膜及钝化钙钛矿薄膜表面缺陷的方法。

技术介绍

[0002]随着传统化石能源的日益枯竭以及人们对能源需求的与日俱增，寻找一种新型可再生能源已经成为人类社会面临的新挑战，太阳能是一种重要的可再生能源，越来越受到科研人员的重视。目前，对太阳能利用最广泛的方式是利用半导体材料的光伏效应制备太阳能电池器件，从而将太阳能转换为电能。因此，研发高效低成本的新型太阳能电池成为实现太阳能光伏发电应用的必要技术基础。
[0003]钙钛矿材料由于具有长的载流子扩散距离、高的光致发光量子产率、可调谐带隙等优异的光电特性，使其能够应用于光伏材料领域。钙钛矿太阳能电池自2009年Miyasaka教授首次取得3.8％光电转换效率开始，在短短十几年内，其光电转换效率已经达到了25.7％，由于钙钛矿太阳能电池具备成本低廉、制作工艺简单和可溶液加工等优势，因此近年来迅速发展，成为了人们研究的热点。
[0004]但是，目前钙钛矿太阳能电池仍难以实现商业化，其主要原因是太阳能电池的光吸收层薄膜存在缺陷，在溶液法制备薄膜过程中，其表面及晶界处会产生欠配位Pb离子、I空位、Pb
‑
I反位缺陷等大量缺陷，诱导电子局域化，在光激发下容易形成深陷阱和重组中心，致使降低薄膜光电性能。为减小薄膜缺陷密度，通常引入阴阳离子修补钙钛矿薄膜晶界及表面带正、负电荷缺陷。
[0005]目前已有研究结果表明，Li
+
能够阻止钙钛矿带负电荷缺陷的形成，同时，F
‑
具有较强的电负性，能够有效修复带正电荷缺陷。因此，有望通过引入LiF对钙钛矿薄膜进行修饰，利用Li
+
与F
‑
协同作用钝化钙钛矿薄膜表面带正、负电荷缺陷，抑制深陷阱和重组中心的形成，以改善薄膜载流子传输特性，进而提高器件光电转换效率及稳定性。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种表面缺陷钝化的钙钛矿薄膜及钝化钙钛矿薄膜表面缺陷的方法，提高了钙钛矿薄膜的太阳光利用率，从而提高了钙钛矿太阳能电池光电转换效率和稳定性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]一种钝化钙钛矿薄膜表面缺陷的方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1、取0.430～0.530g PbI2、0.170～0.190g FAI、0.075～0.085g PbBr2、0.015～0.025g MABr和0.015～0.020g CsI，边搅拌边分散于800mL N，N
‑
二甲基甲酰胺和200mL二甲基亚矾的混合溶剂中，配制成钙钛矿前驱溶液；
[0010]步骤2、向有机溶剂中加入LiF，配制成浓度为0.05～35mmol L
‑1的添加剂溶液A；
[0011]步骤3、将钙钛矿前驱溶液均匀地滴涂在FTO导电玻璃基板上，开启旋涂机涂覆成钙钛矿薄膜；
[0012]步骤4、在旋涂机停止旋转的前10s将添加剂溶液A快速滴加在钙钛矿薄膜表面，在氩气气氛下退火处理，干燥后得到表面缺陷钝化的钙钛矿薄膜。
[0013]进一步地，所述步骤1的搅拌时间不少于6h。
[0014]进一步地，所述步骤2的有机溶剂是异丙醇、乙醇、乙醚、茴香醚、乙腈、甲苯、氯苯或三氯甲苯中的一种。
[0015]进一步地，所述步骤3的旋涂机开启后先以1000rpm s
‑1的加速度加速至1000rpm的转速并低速旋转10s，接着以2000rpms
‑1的加速度加速至5500rpm的转速并高速旋转25s。
[0016]进一步地，所述步骤4的退火处理是在80～180℃下退火1～120min。
[0017]一种表面缺陷钝化的钙钛矿薄膜，在766nm附近的稳态光致发光峰强度降低，且峰位蓝移。
[0018]本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0019]本文专利技术先将钙钛矿前驱溶液均匀滴涂在FTO导电玻璃基板上，再利用旋涂机旋涂以制备钙钛矿光吸收层薄膜，核心在于在旋涂机高速旋涂结束的前10s，将溶解有LiF的有机溶剂快速滴落在钙钛矿光吸收层薄膜表面，由于从旋涂开始到干燥之前，钙钛矿薄膜处于中间体状态，旋涂将LiF分子动态添加至钙钛矿薄膜表面，Li
+
与F
‑
的协同作用，钝化了钙钛矿薄膜表面带正、负电荷的缺陷，抑制深陷阱和重组中心的形成，从而改善了薄膜载流子传输特性，使经过退火处理干燥后得到表面缺陷钝化后的钙钛矿光吸收层薄膜在766nm附近的稳态光致发光峰强度降低，且峰位蓝移，其表面缺陷密度降低，质量明显改善，而且，其在450～530nm波长范围内的光吸收特性明显增强，具有很好的太阳光利用率，当其被应用于钙钛矿太阳能电池中时，能够提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1、实施例6和对比例1制备的钙钛矿薄膜的XRD图谱；
[0021]图2为本专利技术实施例1、实施例6和对比例1制备的钙钛矿薄膜的SEM照片；
[0022]图3为本专利技术实施例1、实施例6和对比例1制备的钙钛矿薄膜的断面SEM照片；
[0023]图4为本专利技术实施例1、实施例6和对比例1制备的钙钛矿薄膜的UV
‑
vis吸收光谱；
[0024]图5为本专利技术实施例1、实施例6和对比例1制备的钙钛矿薄膜的光致发光光谱；
[0025]图6为本专利技术实施例1、实施例6和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池器件的光电转换效率PCE箱线图；
[0026]图7为本专利技术实施例1、实施例6和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池器件的短路电流密度Jsc箱线图；
[0027]图8为本专利技术实施例1、实施例6和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池器件的开路电压Voc箱线图；
[0028]图9为本专利技术实施例1、实施例6和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池器件的填充因子FF统计箱线图。
具体实施方式
[0029]以下结合实施例对本专利技术的具体内容做进一步详细解释说明。
[0030]实施例1
[0031]步骤1、取0.507g PbI2、0.172g碘甲脒FAI、0.081g PbBr2、0.023g甲胺溴MABr和0.020g CsI，边搅拌边分散于800mL N，N
‑
二甲基甲酰胺DMF和200mL二甲基亚矾DMSO混合溶剂中，持续搅拌6h，配制成钙钛矿前驱溶液；
[0032]步骤2、向氯苯中加入LiF配制成浓度为2mmol L
‑1的添加剂溶液A；
[0033]步骤3、将钙钛矿前驱溶液均匀滴涂在FTO导电玻璃基板土，启动旋涂机，先以1000rpms
‑1的加速度加速至1000rpm的转速并低速旋转10s，接着以2000rpm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钝化钙钛矿薄膜表面缺陷的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、取0.430～0.530g PbI2、0.170～0.190g FAI、0.075～0.085g PbBr2、0.015～0.025g MABr和0.015～0.020g CsI，边搅拌边分散于800mL N，N
‑
二甲基甲酰胺和200mL二甲基亚矾的混合溶剂中，配制成钙钛矿前驱溶液；步骤2、向有机溶剂中加入LiF，配制成浓度为0.05～35mmol L
‑1的添加剂溶液A；步骤3、将钙钛矿前驱溶液均匀地滴涂在FTO导电玻璃基板上，开启旋涂机涂覆成钙钛矿薄膜；步骤4、在旋涂机停止旋转的前10s将添加剂溶液A快速滴加在钙钛矿薄膜表面，在氩气气氛下退火处理，干燥后得到表面缺陷钝化的钙钛矿薄膜。2.根据权利要求1所述的钝化钙钛矿薄膜表面缺陷的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：任小龙，殷立雄，李潞瑶，郭瑶，黄剑锋，林靖雄，陈禹飞，张庆华，陈道伟，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：