一种太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术适用于太阳能电池领域，提供了一种太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：在基底层上生长透明导电层；在所述透明导电层上制备包括具有通式(I)的化合物的第一SAM；制备光吸收层；制备金属电极；所述通式(I)如下，其中，R1选自具有1至10个碳原子的烷基、具有1至10个碳原子的烯烃或包括1至3个选自S、N或O杂原子的具有1至10个碳原子的烷基；R2选自氢或具有1至10个碳原子的烷基；R3选自

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池的制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池领域，尤其涉及一种包括SAM的太阳能电池的制备方法。

技术介绍

[0002]随着对未来能源供应的担忧不断增加，人们对太阳能的兴趣也在增加。钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells，PSCs)由于其带隙可调、光吸收系数高、载流子寿命长及扩散长度长、缺陷容忍度较高、以及低成本的低温液相制备方法等优异的光电特性而受到广泛的关注，很有希望成为下一代的新型光伏材料。
[0003]然而，PSCs的效率和稳定性对于其商业化应用仍然是一个重要问题。目前作为钙钛矿太阳电池空穴传输层(hole transport layer，HTL)的材料主要为有机材料和金属氧化物。然而，目前的PSCs存在如下问题：基底透明导电层(transparent conductive oxide,TCO)的浸润性差、HTL材料的表面粗糙度大、HTL材料的稳定性差、HTL与钙钛矿活性层之间的能级势垒高、钙钛矿材料与空穴材料之间的界面反应等。这些问题都会影响钙钛矿太阳能电池器件的效率和长期稳定性。目前，很多研究工作致力于开发自组装单分子层(Self
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assembled monolayer，SAM)来修饰TCO层或HTL，SAM的主要的作用包括：1)提高基底TCO的浸润性，使钙钛矿前驱体溶液可以有效铺展，从而制备高质量的钙钛矿薄膜；2)修饰界面处的能级匹配度，实现高效的电荷分离和传输，提高器件效率；3)钝化界面处的离子，提高器件稳定性。
[0004]由于有机HTL固有的不稳定性，无机HTL得到了广泛的研究，与有机层相比，无机HTL具有更好的稳定性。例如，在众多的金属氧化物中，Cu2O是一种具有优异的空穴迁移率和合适的最大价带的理想材料。有文章报道了制备基于Cu2O的HTL的p
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i
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n型PSCs(J.Phys.Chem.C 2016,120,1428
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1437；Small2015,11,5528
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5532.)，虽然这些器件结构中的HTL比较稳定，但是，由于Cu2O薄膜表面的粗糙度较大，以及HTL与钙钛矿活性层之间存在能级势垒差，导致较大的界面复合，从而影响器件效率的提升。
[0005]此外，现有技术中报道过以PTAA(a)/2PACz(b)(结构如下)作为SAM材料，用于修饰有机太阳能电池的ITO层与钙钛矿活性层的界面或HTL与钙钛矿活性层的界面(CCS Chem.2022,1
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13,Chemical Linkage and Passivation at Buried Interface for Thermally Stable Inverted Perovskite Solar Cells with Efficiency over 22％)。然而，现有技术中使用的材料还是不能制备出能满足光伏产业中对光电转化率和稳定性需求的太阳能电池。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种太阳能电池的制备方法，旨在解决现有技术中不能制备出能满足光伏产业中对光电转化率和稳定性需求的太阳能电池的问题。
[0007]本专利技术实施例是这样实现的，一种太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0008]在基底层上生长透明导电层；
[0009]在所述透明导电层上制备包括具有通式(I)的化合物的第一SAM；
[0010]制备光吸收层；
[0011]制备金属电极；
[0012]所述通式(I)如下，
[0013][0014]其中，R1选自具有1至10个碳原子的烷基、具有1至10个碳原子的烯烃或包括1至3个选自S、N或O杂原子的具有1至10个碳原子的烷基；
[0015]R2选自氢或具有1至10个碳原子的烷基；
[0016]R3选自
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COOH、
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COOR4、
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CONHR4、
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CON(R4)2、
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SOOH、
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SO2OH、
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SONHR4、
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SON(R4)2、
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SO2NHR4或
‑
SO2N(R4)2；
[0017]R4选自具有1至10个碳原子的烷基。
[0018]更进一步地，在所述化合物中，
[0019]R1选自具有1至6个碳原子的烷基或包括1至3个选自S、N或O杂原子的具有1至6个碳原子的烷基；
[0020]R2选自氢或具有1至5个碳原子的烷基；且
[0021]R4选自具有1至5个碳原子的烷基。
[0022]更进一步地，在所述化合物中，R1选自具有1至3个碳原子的直链烷基或包括1个选自S、N或O杂原子的具有1至3个碳原子的烷基。
[0023]更进一步地，在所述化合物中，R2选自氢或具有2至4个碳原子的直链烷基。
[0024]更进一步地，在所述化合物中，R4选自具有2至4个碳原子的直链烷基。
[0025]更进一步地，还包括在制备第一SAM之前在所述透明导电层上制备空穴传输层，使得所述第一SAM设置在所述空穴传输和所述光吸收层之间，通过旋涂法、刮涂法、狭缝沉积、喷涂法、蒸镀、磁控溅射法或电化学沉积法制备所述空穴传输层。
[0026]更进一步地，通过蒸镀法、旋涂法、刮涂法、狭缝沉积、喷涂法、溶液提拉法或蒸镀法制备所述第一SAM。
[0027]更进一步地，还包括在所述光吸收层上制备电子传输层，使得所述电子传输层设置在所述光吸收层和所述金属电极之间，通过旋涂法、刮涂法、狭缝沉积、喷涂法、蒸镀、磁控溅射法或电化学沉积法制备所述电子传输层。
[0028]更进一步地，还包括在所述光吸收层上制备第二SAM，使得所述第二SAM设置在所述光吸收层和所述电子传输层之间，所述第二SAM由具有结构通式(I)的所述化合物、PTAA类SAM材料、2PACz类SAM材料或ImAcHCl制成。
[0029]更进一步地，所述光吸收层由氧化亚铜、钙钛矿材料或有机活性材料制成。
[0030]更进一步地，所述光吸收层由钙钛矿材料制成，此时光吸收层为钙钛矿活性层，且通过一步法或两步法制备钙钛矿薄膜，然后进行退火处理以获得述钙钛矿活性层。
[0031]更进一步地，所述钙钛矿材料的分子结构通式ABX3，其中，A选自甲胺离子、甲脒离子、苯乙胺离子、1
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萘甲基胺离子和铯离子中的一个或多个；B选自Pb
2+
和Sn
2+
中的一个或多个；X选自I
‑
、Br
‑
和Cl
‑
中的一个或多个。
[0032]更进一步地，在所述一步法中，包括使用湿法或干法制备所述钙钛矿薄膜。
[0033]更进一步地，所述湿法包括先制备钙钛矿前驱体溶液，并通过旋涂法、刮涂法、喷涂法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在基底层上生长透明导电层；在所述透明导电层上制备包括具有通式(I)的化合物的第一SAM；制备光吸收层；制备金属电极；所述通式(I)如下，其中，R1选自具有1至10个碳原子的烷基、具有1至10个碳原子的烯烃或包括1至3个选自S、N或O杂原子的具有1至10个碳原子的烷基；R2选自氢或具有1至10个碳原子的烷基；R3选自
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COOH、
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COOR4、
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CONHR4、
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CON(R4)2、
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SOOH、
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SO2OH、
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SONHR4、
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SON(R4)2、
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SO2NHR4或
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SO2N(R4)2；R4选自具有1至10个碳原子的烷基。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述化合物中，R1选自具有1至6个碳原子的烷基或包括1至3个选自S、N或O杂原子的具有1至6个碳原子的烷基；R2选自氢或具有1至5个碳原子的烷基；且R4选自具有1至5个碳原子的烷基。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述化合物中，R1选自具有1至3个碳原子的直链烷基或包括1个选自S、N或O杂原子的具有1至3个碳原子的烷基。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述化合物中，R2选自氢或具有2至4个碳原子的直链烷基。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述化合物中，R4选自具有2至4个碳原子的直链烷基。6.如权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括在制备第一SAM之前在所述透明导电层上制备空穴传输层，使得所述第一SAM设置在所述空穴传输和所述光吸收层之间，通过旋涂法、刮涂法、狭缝沉积、喷涂法、蒸镀、磁控溅射法或电化学沉积法制备所述空穴传输层。7.如权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，通过蒸镀法、旋涂法、刮涂法、狭缝沉积、喷涂法、溶液提拉法或蒸镀法制备所述第一SAM。
8.如权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括在所述光吸收层上制备电子传输层，使得所述电子传输层设置在所述光吸收层和所述金属电极之间，通过旋涂法、刮涂法、狭缝沉积、喷涂法、蒸镀、磁控溅射法或电化学沉积法制备所述电子传输层。9.如权利要求8中任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括在所述光吸收层上制备第二SAM，使得所述第二SAM设置在所述光吸收层和所述电子传输层之间，所述第二SAM由具有结构通式(I)的所述化合物、PTAA类SAM材料、2PACz类S...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，邱开富，宗贝贝，王宏涛，王皓正，牛闯，王永谦，陈刚，
申请(专利权)人：珠海富山爱旭太阳能科技有限公司天津爱旭太阳能科技有限公司广东爱旭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：