一种BCP用于光电极修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种BCP用于光电极修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法，包括以下步骤：配制BCP溶液并旋涂在ITO基底上；配制SnO2溶液并旋涂在BCP上；配制PbI2溶液并旋涂在SnO2上；配制卤化铵盐混合溶液并旋涂在PbI2上；配制PEAI溶液并旋涂在卤化铵盐上；配制并旋涂spiro

【技术实现步骤摘要】
一种BCP用于光电极修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料化学领域，具体涉及一种BCP用于光电极修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]当今时代的主要能源是化石能源，但是，随着化石燃料的燃烧，环境遭到了不可逆的破坏，且化石燃料不可再生，人类不得不找到一种清洁可再生的能源来替代传统化石燃料，于是，太阳能、风能等就应运而生了。在此背景下，将太阳能高效的转化为电能变得很迫切，此外，与传统的硅基太阳能电池相比，钙钛矿光伏器件具有制备工艺简单、先率高的优点。而钙钛矿光伏器件在制备的过程中，很容易出现界面缺陷和非辐射复荷等问题，而BCP的加入，会对ITO界面进行修饰，减少缺陷的同时，它作为空穴阻挡层材料，阻挡空穴的传输，此外，增加BCP修饰后，器件的在（111）晶面的结晶度更好（Science, 2023, 379(6628): 173
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178），稳定性得到了提升，为制备更高效稳定的钙钛矿光伏器件提供了一种新的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种BCP用于光电极修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法。本专利技术改善了电子传输层出现的界面缺陷问题以及电荷累积复合问题。
[0004]通过将BCP旋涂在ITO/SnO2界面处，修饰SnO2底部，利于电子的传输和空穴的阻挡；此外，SnO2层是由纳米SnO2分散液所制备，该层存在纳米空隙，制作钙钛矿层时，部分钙钛矿溶液将通过空隙接触到底层ITO/BCP，成膜后BCP与钙钛矿晶粒直接接触，他们之间的强相互作用，有利于促进钙钛矿晶粒的定向生长，即沿着（111）面生长，进而提升了器件的光电转换效率和稳定性，由此制备高效稳定的钙钛矿光伏器件。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种BCP用于光电极修饰的钙钛矿光伏器件的制备方法，包括以下步骤：（1）将ITO（氧化铟锡）基底进行清洗，分别用的是玻璃清洗剂、丙酮、异丙醇超声清洗，再用氮气吹干，后用紫外臭氧对基底进行处理；（2）配制并旋涂BCP溶液，经紫外臭氧处理后得到ITO/BCP样品；（3）配制SnO2溶液，在ITO/BCP基底上旋涂SnO2溶液，再经退火、紫外臭氧处理后得到ITO/BCP/SnO2样品；（4）配制PbI2溶液，在氮气手套箱中，在步骤（3）得到的样品上旋涂PbI2溶液，退火处理后得到ITO/BCP/SnO2/PbI2样品；（5）将步骤（4）得到的ITO/BCP/SnO2/PbI2样品在氮气的保护下旋涂卤化铵盐混合溶液，退火处理得到ITO/BCP/SnO2/钙钛矿样品；（6）配制PEAI溶液，在步骤（5）得到的ITO/BCP/SnO2/钙钛矿样品上旋涂PEAI溶液，得到ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI样品；（7）在步骤（6）得到的ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI样品上旋涂spiro
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OMeTAD，得到
ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI/spiro
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OMeTAD结构的样品。
[0006]（8）在步骤（7）得到的ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI/spiro
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OMeTAD结构的样品上蒸镀金电极，得到ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI/spiro
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OMeTAD/Au结构的钙钛矿光伏器件。
[0007]优选地，在步骤（2）中，BCP溶液的制备过程如下：取BCP粉末，加入异丙醇中，搅拌5~7小时，配制成0.5mg/ml的BCP溶液。BCP溶液的旋涂量为20~30μL/ cm2。
[0008]优选地，步骤（3）中，SnO2的配制过程如下：将SnO2胶体分散液（15wt%）用去离子水稀释至10wt%，搅拌20min，得到SnO2溶液；在步骤（3）中，退火是指在100℃退火5分钟，再150℃退火10分钟。
[0009]步骤（1）、（2）和（3）中紫外臭氧处理时，紫外线的波长为180~190nm，处理过程的温度为40~45℃。
[0010]优选地，步骤（4）中，PbI2溶液的具体制备过程如下：将PbI2溶解在体积比为9:1的DMF和DMSO的混合溶液中，搅拌10~15小时，得到1.5mmol /mL的PbI2溶液；在步骤（4）中退火，是指在70℃退火1分钟。PbI2溶液的旋涂量为7~8 μL/ cm2。
[0011]优选地，步骤（5）中，卤化铵盐混合溶液的具体制备过程如下：将FAI、MAI、MACl中加入异丙醇中，配制成浓度为105.36mg/mL的卤化铵盐混合溶液；在步骤（5）中，退火是指在湿度为30%
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40%的空气中150℃温度下退火15分钟。卤化铵盐混合溶液的旋涂量为20~30μL/ cm2。
[0012]优选地，步骤（6）中，PEAI的配制过程如下：将PEAI溶于异丙醇中，配制成PEAI溶液；PEAI溶液的旋涂量为15~25μL/ cm2。
[0013]优选地，步骤（7）中，spiro
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OMeTAD的配制过程如下:取72.5mg的spiro
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OMeTAD,加入1ml的氯苯，18μl双三氟甲磺酰亚胺锂乙腈溶液（520mg/mL），28.5μl的4
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叔丁基吡啶，搅拌12小时；在上述制备方法制备的BCP用于光电极修饰的钙钛矿光伏器件，具体地，SnO2层厚度为40nm，钙钛矿层的厚度约为650nm，spiro
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OMeTAD层厚度约为160nm，金的厚度为80nm。
[0014]本专利技术通过使用BCP修饰ITO表面，减少界面出现的缺陷的问题，同时，BCP作为空穴阻挡层材料，阻挡空穴的传输，传导电子传。此外，SnO2膜层容易出现纳米空隙，而导致BCP与钙钛矿直接接触，它们之间存在强相互作用，能够调控钙钛矿的结晶方向，达到定向生长目的，实现利于制备高性能光伏器件的钙钛矿薄膜。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的电池结构示意图；图2为ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI/spiro
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OMeTAD/Au和ITO/SnO2/钙钛矿/PEAI/Spiro
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OMeTAD/Au结构的光伏器件的电流密度
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电压（J
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V）曲线对比图；图3为ITO/BCP/SnO2/钙钛矿的截面扫描电子显微镜（SEM）图；图4为ITO/BCP/SnO2/钙钛矿和ITO/SnO2/钙钛矿两种结构的钙钛矿薄膜的的X射线衍射（XRD）图谱；图5为无封装的ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI/spiro
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OMeTAD/Au和ITO/SnO2/钙钛矿/PEAI/spiro
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OMeTAD/Au两种结构的光伏器件：（a）在氮气环境中的长期稳定性；（b）在氮气环境中持续85℃加热的热稳定性；（c）在氮气环境中持续光照（光照强度为100 mW cm
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BCP用于光电极修饰的钙钛矿光伏器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将ITO基底清洗干净并用氮气吹干，后用紫外臭氧对基底进行处理；（2）配制并旋涂BCP溶液，经紫外臭氧处理后得到ITO/BCP样品；（3）配制SnO2溶液，在ITO/BCP基底上旋涂SnO2溶液，再经退火、紫外臭氧处理后得到ITO/BCP/SnO2样品；（4）配制PbI2溶液，在步骤（3）得到的样品上旋涂PbI2溶液，退火处理后得到ITO/BCP/SnO2/PbI2样品；（5）将步骤（4）得到的ITO/BCP/SnO2/PbI2样品在氮气的保护下旋涂卤化铵盐混合溶液，经退火后得到ITO/BCP/SnO2/钙钛矿样品；（6）配制PEAI溶液，在步骤（5）得到的ITO/BCP/SnO2/钙钛矿样品上旋涂PEAI溶液，得到ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI样品；（7）在步骤（6）得到的ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI样品上旋涂spiro
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OMeTAD，得到ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI/spiro
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OMeTAD样品；（8）在步骤（7）得到的ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI/spiro
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OMeTAD样品上蒸镀金电极，得到ITO/BCP/SnO2/钙钛矿/PEAI/spiro
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OMeTAD/Au结构的钙钛矿光伏器件。2.根据权利要求1所述的钙钛矿光伏器件的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，BCP溶液的制备过程如下：取BCP粉末，加入异丙醇，搅拌5~7小时，配制成0.5mg/mL的BCP溶液。3.根据权利要求1所述的钙钛矿光伏器件的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，SnO2溶液的配制过程如下：将15wt%的SnO2胶体分散液用去离子水稀释...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福民，洪亚琦，李桧林，陈冲，申志涛，冯岩，靳梦琦，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：