一种采用12-HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池及制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种采用12

【技术实现步骤摘要】
一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池及制备方法


[0001]本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池领域，特别是涉及一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池及制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿电池自2009年首次实现3.8％的效率以来，钙钛矿材料就成了热点的半导体材料，最高光电效率也已经超过硅电池。但是目前市面上使用率最高的还是硅电池，主要原因就在于钙钛矿太阳电池的稳定性差、寿命短等问题一直限制着它的商业化发展。影响器件稳定性的原因有二，其一是空气中的水氧直接进入钙钛矿层，使得钙钛矿层受到水分的侵蚀，水分、热、光都会严重影响器件稳定性导致光电转换效率(PCE)迅速下降；其二，钙钛矿的晶界缺陷也是影响稳定性的重要因素，在制备过程中不断地后处理技术，不可避免在晶界和表面出现各种缺陷，例如欠配位的Pb
2+
和I
‑
缺陷，界面缺陷会影响电荷传输，载流子和缺陷之间的相互作用会使得载流子偏转，传输速度变慢，同时缺陷也会成为电荷复合中心和水、氧通道，侵蚀钙钛矿层，造成能量损失和器件稳定性下降。
[0003]为了改善稳定性问题，采取了一列的解决方法。其中，通过在钙钛矿前驱体液中加入添加剂，调节钙钛矿组分，改进封装技术等都可以一定程度缓解稳定性问题。但是在高湿度或者直接接触水分的情况下，未经封装的钙钛矿太阳能电池仍然出现稳定性不高和光电转换效率低的情况。
[0004]因此，如何设计一种高湿度稳定性的钙钛矿太阳能电池，成为目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池，通过12
‑
HSA形成的钝化层的设计，可在钙钛矿层上形成物理保护层，并可减少钙钛矿传输层的缺陷态密度，提高钙钛矿电池器件的长期稳定性和耐湿性；制备方法简单，设计合理。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池，采用12
‑
羟基硬脂酸水凝胶作为钝化层钝化钙钛矿层。
[0007]所述钙钛矿电池，还包括依次设置的基材、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、电极层；所述钝化层设置在钙钛矿层、空穴传输层之间。
[0008]所述基材采用的是导电玻璃；电子传输层是由SnO2前驱体溶液制备得到的。
[0009]所述钙钛矿层是由PbI2前驱体溶液和FAI溶液制备得到的。
[0010]所述空穴传输层是由Spiro
‑
OMeTAD溶液制备得到的。
[0011]钙钛矿电池的制备方法，具体包括以下步骤：
[0012]S1、在基材上制备电子传输层；
[0013]S2、在步骤S1的电子传输层上制备钙钛矿层；
[0014]S3、在步骤S2的钙钛矿层上制备钝化层；
[0015]其中，钝化层的制备过程为：准备12
‑
HSA溶液；其中，12
‑
HSA溶液是由12
‑
羟基硬脂酸与异丙醇混合而成；然后，将12
‑
HSA溶液均匀铺于钙钛矿层上，即在钙钛矿层上完成钝化层的制备；
[0016]S4、在步骤S3的钝化层上制备空穴传输层；
[0017]S5、在步骤S4的空穴传输层上制备电极层。
[0018]步骤S1的具体过程为：清洗基材，烘干；准备SnO2前驱体溶液；将SnO2前驱体溶液涂覆于基材的表面，退火，再冷却至室温，即在基材上完成电子传输层的制备。
[0019]步骤S2的具体过程为：准备PbI2前驱体溶液和FAI溶液；其中，PbI2前驱体溶液是由PbI2、DMF、DMSO混合而成，并充分溶解；FAI溶液是由FAI、MABr、MACl、异丙醇混合而成，并充分溶解；然后，取PbI2前驱体溶液涂覆于步骤S1的电子传输层上，退火，再冷却至室温，在电子传输层上得到黄色的PbI2薄膜；再取FAI溶液涂覆于PbI2薄膜上，退火，再冷却至室温，即在电子传输层上得到蓝黑色的钙钛矿层。
[0020]步骤S4的具体过程为：准备Spiro
‑
OMeTAD溶液；其中，Spiro
‑
OMeTAD溶液是由Spiro
‑
OMeTAD、氯苯、TBP、Li
‑
TSFI、Co(III)
‑
TFSI混合配制而成；然后，取Spiro
‑
OMeTAD溶液涂覆于钝化层上，即在钝化层上得到空穴传输层。
[0021]步骤S5的具体过程为：采用真空蒸镀法，将电极材料蒸镀到空穴传输层上，在空穴传输层上得到电极层。
[0022]本专利技术的优点：本专利技术的一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池，通过12
‑
HSA形成的钝化层的设计，可在钙钛矿层上形成物理保护层，并可减少钙钛矿传输层的缺陷态密度，提高钙钛矿电池器件的长期稳定性和耐湿性；制备方法简单，设计合理。
附图说明
[0023]图1为实施例的一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池的结构示意图；
[0024]其中，1
‑
基材，2
‑
电子传输层，3
‑
钙钛矿层，4
‑
钝化层，5
‑
空穴传输层，6
‑
电极层。
[0025]图2为针对试验例步骤S3制得的半成品、对比例步骤S2制得的半成品进行高温度测试的结果。
[0026]图3为针对试验例制得的钙钛矿电池、对比例制得的钙钛矿电池进行老化实验的实验结果。
具体实施方式
[0027]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。
[0028]实施例
[0029]如图1所示，本实施例提供了一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池，包括依次设置的基材1、电子传输层2、钙钛矿层3、钝化层4、空穴传输层5、电极层6；其中，采用12
‑
羟基硬脂酸水凝胶作为钝化层4钝化钙钛矿层3。
[0030]本实施例的钙钛矿电池中，采用了水凝胶分子12
‑
羟基硬脂酸(12
‑
HSA)溶液在钙钛矿层3上形成钝化层；该钝化层所起到的作用，主要有以下两点：1、从物理反应分析：由于
水凝胶本身的特性，12
‑
HSA分子之间会进行自组装，羟基和羰基之间会通过氢键交联在一起，可以在钙钛矿层表面形成一层纤维状的网络结构，作为物理保护层，能够做到不影响空穴传输，阻挡空气中的水分子和氧气到达钙钛矿层；同时，12
‑
HSA分子的长碳链具有疏水性；当处于高温度条件下，空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池，其特征在于：采用12
‑
羟基硬脂酸水凝胶作为钝化层钝化钙钛矿层。2.根据权利要求1所述的一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池，其特征在于：还包括依次设置的基材、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、电极层；所述钝化层设置在钙钛矿层、空穴传输层之间。3.根据权利要求2所述的一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池，其特征在于：所述基材采用的是导电玻璃；电子传输层是由SnO2前驱体溶液制备得到的。4.根据权利要求2所述的一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池，其特征在于：所述钙钛矿层是由PbI2前驱体溶液和FAI溶液制备得到的。5.根据权利要求2所述的一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池，其特征在于：所述空穴传输层是由Spiro
‑
OMeTAD溶液制备得到的。6.如权利要求1
‑
5所述的一种采用12
‑
HSA钝化钙钛矿层的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：制备方法具体包括以下步骤：S1、在基材上制备电子传输层；S2、在步骤S1的电子传输层上制备钙钛矿层；S3、在步骤S2的钙钛矿层上制备钝化层；其中，钝化层的制备过程为：准备12
‑
HSA溶液；其中，12
‑
HSA溶液是由12
‑
羟基硬脂酸与异丙醇混合而成；然后，将12
‑
HSA溶液均匀铺于钙钛矿层上，即在钙钛矿层上完成钝化层的制备；S4、在步骤S3的钝化层上制备空穴传输层；S5、在步骤S4的空穴传输层上制备电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳，魏建刚，顾雄飞，
申请(专利权)人：佳源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：