一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池及其制备方法，所述电池自下而上依次包括：透明电极层、第一传输层、表面平整的CsPbBr3钙钛矿吸光层、第二传输层和金属电极层。本发明专利技术通过雾气生长的CsPbBr3钙钛矿薄膜，能够降低CsPbBr3表面缺陷，提高表面平整度，从而改善第二传输层的形貌，减少CsPbBr3钙钛矿和传输层间的电子空穴复合，提升CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池的光电转换效率。钙钛矿薄膜太阳电池的光电转换效率。钙钛矿薄膜太阳电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，具体涉及一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，新型钙钛矿薄膜太阳电池因其带隙可调(1.2
‑
2.3eV)、光吸收系数高、能量转换效率高(25.7％)、制造成本低等优点，受到越来越多的关注与研究。尤其是基于金属Cs以及卤化铅的全无机钙钛矿因为其优异的热稳定性以及超低的成本和其简单的制备工艺等诸多有点受到国内外科研工作者越来越多的青睐。
[0003]在诸多中无机钙钛矿材料中，CsPbBr3由于其超高的禁带宽度(>2.3eV)所以有着最优异的稳定性而备受关注。
[0004]但现有方法制备的CsPbBr3钙钛矿太阳电池效率偏低，主要是电池的填充因子(FF)低，造成这种现象的原因是CsPbBr3钙钛矿表面缺陷多、平整度差，导致沉积在其上的传输层形貌不好，界面复合多，传输效率低。以上原因限制了CsPbBr3太阳电池在半透明、叠层领域的应用。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池，所述电池自下而上依次包括：透明电极层、第一传输层、表面平整的CsPbBr3钙钛矿吸光层、第二传输层和金属电极层。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述第一传输层和第二传输层为电子传输层、空穴传输层中的任一种且不相同。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述电子传输层采用n型半导体材料；所述空穴传输层采用p型半导体材料。
[0009]本专利技术的有益效果：
[0010]本专利技术通过在加热过程中用雾化水溶液处理钙钛矿表面，能够让CsPbBr3表面分解又瞬间重构，从而大大减少表面缺陷，改善表面平整度，减少界面复合，提高光转换效率。
[0011]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0012]图1是本专利技术实施例提供的一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池结构示意图；
[0013]图2是本专利技术实施例提供的一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池制备方法示意图；
[0014]图3是本专利技术实施例提供的两种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池结构示
意图。
具体实施方式
[0015]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0016]实施例一
[0017]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池示意图，所述电池自下而上依次包括：
[0018]透明电极层1、第一传输层2、表面平整的CsPbBr3钙钛矿吸光层3、第二传输层4和金属电极层5。
[0019]示例如，所述透明电极层的材料采用氧化铟锡ITO，氟掺杂锡氧化物FTO，掺铝氧化锌AZO等透明氧化物，具有高透光率以及低电阻特性。电极材料可以采用金(Au)/银(Ag)等贵金属材料。
[0020]需要说明的是，本专利技术所述CsPbBr3钙钛矿吸光层3通过雾气处理制备得到。雾化处理能够降低CsPbBr3表面缺陷，改善表面平整度，从而改善第二传输层的形貌，减少CsPbBr3钙钛矿和传输层间的电子空穴复合，提升电池的光电转换效率，可应用于光伏建筑一体化、硅叠层电池的顶电池等。另外，雾气化学沉积法可在常压以及较低温度下进行。
[0021]可选的，所述第一传输层和第二传输层为电子传输层、空穴传输层中的任一种且不相同。
[0022]示例如，第一传输层为电子传输层，则第二传输层为空穴传输层；第一传输层为空穴传输层，则第二传输层为电子传输层。
[0023]可选的，所述电子传输层采用n型半导体材料；所述空穴传输层采用p型半导体材料。
[0024]n型半导体材料，示例如，氧化钛(TiO2)，氧化锡(SnO2)，氧化锌(ZnO)等金属氧化物，富勒烯(PCBM)等有机物。
[0025]p型半导体材料，示例如，2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]‑
9,9'
‑
螺二芴(spiro
‑
OMeTAD)，3
‑
己基噻吩(P3HT),聚乙撑二氧噻吩
‑
聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT：PSS)等有机材料，氧化镍(NiO
x
),氧化钼(MoO3)，硫氰酸亚铜(CuSCN)等无机材料。
[0026]可选的，CsPbBr3钙钛矿吸光层为无机CsPbBr3(Eg>2.3eV)。
[0027]综上，本专利技术提供雾化处理能够降低CsPbBr3表面缺陷，改善表面平整度，从而改善第二传输层的形貌，减少CsPbBr3钙钛矿和传输层间的电子空穴复合，提升电池的光电转换效率，可应用于光伏建筑一体化、硅叠层电池的顶电池等。
[0028]实施例二
[0029]请参见图2，图2是本专利技术实施例提供的一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池制备方法示意图，所述方法包括：
[0030]步骤1：通过溶液旋涂法，在透明电极层上沉积第一传输层。
[0031]示例如，所述透明电极层的材料采用氧化铟锡ITO，氟掺杂锡氧化物FTO，掺铝氧化锌AZO等透明氧化物，具有高透光率以及低电阻特性。电极材料可以采用金(Au)/银(Ag)等贵金属材料。
[0032]步骤2：通过两步水溶液旋涂法，在第一传输层上生长CsPbBr3钙钛矿吸光层。
[0033]可选的，所述步骤2包括：
[0034]步骤2
‑
1：在第一传输层上旋涂钙钛矿前驱体溶液，得到钙钛矿前驱体层，并对钙钛矿前驱体层进行第一退火处理。
[0035]步骤2
‑
2：在退火后的钙钛矿前驱体层上旋涂CsBr溶液，并进行第二退火处理，以在第一传输层上生长CsPbBr3钙钛矿吸光层。
[0036]示例如，本专利技术在所述第一传输层上以2000rpm的转速旋涂钙钛矿前驱体溶液，旋涂时间为30s，然后90℃退火30min，制备得到钙钛矿前驱体层。在所述钙钛矿前驱体层上以2000rpm的转速旋涂CsBr溶液，旋涂时间为30s，然后在250℃退火5min，形成钙钛矿层
[0037]可选的，CsPbBr3钙钛矿吸光层为无机CsPbBr3(Eg>2.3eV)。
[0038]步骤3：在CsPbBr3钙钛矿吸光层表面喷洒雾化溶液，以得到表面平整的CsPbBr3钙钛矿吸光层。
[0039]可选的，雾化溶液为去离子水溶液。
[0040]示例如，异丙醇或甲醇。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池，其特征在于，所述电池自下而上依次包括：透明电极层1、第一传输层2、表面平整的CsPbBr3钙钛矿吸光层3、第二传输层4和金属电极层5。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一传输层和第二传输层为电子传输层、空穴传输层中的任一种且不相同。3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电子传输层采用n型半导体材料；所述空穴传输层采用p型半导体材料。4.一种表面平整的CsPbBr3钙钛矿薄膜太阳电池制备方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：通过溶液旋涂法，在透明电极层上沉积第一传输层；步骤2：通过两步水溶液旋涂法，在第一传输层上生长C...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大正，何逸冰，张春福，朱卫东，张泽雨林，许育，习鹤，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：