一种钙钛矿浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种钙钛矿浆料及其制备方法和应用，钙钛矿浆料的制备原料包括钙钛矿材料和表面活性剂，所述表面活性剂含有亲水基团和疏水基团；亲水基团包括吡啶和磺酸盐中的至少一种；疏水基团包括非极性官能团，以本发明专利技术的钙钛矿浆料能够实现在空气中(>30％RH)制备得到具有优异光伏性能的钙钛矿薄膜，以本发明专利技术制备得到的钙钛矿薄膜有效减缓了水分侵蚀的速度，且可提升太阳能电池在空气中的稳定性。本发明专利技术可以避免传统钙钛矿材料和器件的制备对手套箱的依赖，极大降低制备难度和成本。极大降低制备难度和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿浆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光伏材料
，具体涉及一种钙钛矿浆料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于传统的不可再生能源储量有限，且使用时会对环境造成破坏，目前，以核能、太阳能、风能、潮汐能等作为代表的新型能源越来越受到人们的重视。太阳能因其覆盖范围广、便于收集利用、清洁等特点，作为一种可再生资源，是新能源开发的重要途径之一。目前，对太阳能的利用主要包括光电转换、光热转换和光化学能转换三种形式。光电转换是通过太阳能电池实现的，有机
‑
无机钙钛矿太阳能电池可通过低成本的制备工艺实现优越的光伏性能，具有广泛的应用前景。
[0003]然而，钙钛矿仍存在一些稳定性的问题，如容易吸收环境中的水分而分解，导致太阳能电池效率的降低。因此，钙钛矿材料的制备和使用过程中，都需要防止其暴露于高湿度的环境，增加了材料制备和封装的难度。近年来，钙钛矿材料的稳定性问题已经成为制约钙钛矿光电器件发展的瓶颈。
[0004]因此，开发一种能在高湿度空气中制备钙钛矿材料的浆料和方法，并实现优异的防水能力，对于钙钛矿材料的长期工作的性能稳定性十分关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种钙钛矿浆料，以其为原料制备得到的太阳能电池有效减缓了钙钛矿遇水分解的速度，且可提升制备得到的钙钛矿薄膜层的稳定性。
[0006]根据本专利技术的第一方面的实施例，提出了一种钙钛矿浆料，所述钙钛矿浆料的制备原料包括钙钛矿材料和表面活性剂，
[0007]所述表面活性剂含有亲水基团和疏水基团；
[0008]所述亲水基团包括吡啶和磺酸盐中的至少一种；
[0009]所述疏水基团包括非极性官能团。
[0010]根据本专利技术的第一方面的实施例至少具有以下有益效果：
[0011]本专利技术通过添加表面活性剂，并通过其自组装在钙钛矿结晶的过程中起到对水的阻隔作用，使得在空气(>30％ RH)中制备高质量的钙钛矿变得可行；同时增强了钙钛矿薄膜在空气中的稳定性,提高了钙钛矿器件的性能,确保所制备的太阳能电池在无需封装的条件下，亦能够在大气(>30％ RH)中保持良好的稳定性。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，述钙钛矿材料为ABX3型晶体结构的有机无机杂化钙钛矿；其中，A为CH3NH
3+
、NH2‑
CH＝NH
2+
、Cs
+
，CH6N
3+
中的至少一种，B为Pb
2+
，X为Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
，SCN
‑
中的至少一种。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述钙钛矿材料和所述表面活性剂的重量比为1:0.05～0.1。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述钙钛矿浆料的制备原料还包括溶剂。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述表面活性剂包括烷基吡啶、卤化物吡啶和磺酸盐衍生物。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述烷基吡啶包括3
‑
甲基吡啶和4
‑
甲基吡啶中的至少一种。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述卤化物吡啶包括2,3,4,5,6
‑
五氟吡啶。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述磺酸盐衍生物包括4
‑
甲苯磺酸盐、3
‑
(三苯基磷)丙烷
‑1‑
磺酸盐和全氟丁磺酸盐中的至少一种。
[0019]本专利技术通过添加上述表面活性剂，其中吡啶部分(侧链)可以钝化由配位失调的铅离子造成的表面缺陷,并且可以填补钙钛矿浆料制备得到的薄膜表面上的空位陷阱，使得原本对湿度敏感的钙钛矿活性层具备了自封装特性，够充分抵御空气中的水气对钙钛矿材料的侵蚀和破坏，确保所制备的太阳能电池在无需封装的条件下，亦能够在大气(>30％RH)中保持良好的稳定性。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。
[0021]根据本专利技术的第二方面的实施例提出了一种所述的钙钛矿浆料的制备方法，述制备方法包括将所述钙钛矿材料和所述表面活性剂混合。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述混合的温度为30～70℃。
[0023]根据本专利技术的第三方面的实施例提出了一种所述钙钛矿太阳能电池，包括正型或反型钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括钙钛矿活性层；所述钙钛矿活性层中包含有所述的钙钛矿浆料。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述钙钛矿活性层的制备步骤包括：将所述钙钛矿浆料与所述导电基板结合。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述结合的方法包括旋涂、刮涂和喷墨打印中的一种。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述正型钙钛矿太阳能电池包括：依次叠层设置的导电玻璃衬底、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和金属电极。
[0027]根据本专利技术的一些实施例，所述电子传输层的制备原料包括TiO2和SnO2中的至少一种。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，所述空穴传输层的制备原料包括NiO
x
，PTAA和Spiro
‑
OMeTAD中的至少一种。
[0029]根据本专利技术的一些实施例，所述空穴传输层的厚度为50
‑
500nm。
[0030]根据本专利技术的一些实施例，所述电子传输层的厚度为30
‑
100nm。
[0031]根据本专利技术的一些实施例，所述透明导电玻璃基底包括ITO和FTO。
[0032]本专利技术的钙钛矿太阳能电池的制备原料中包含上述的钙钛矿浆料，通过钙钛矿浆料中表面活性剂使钙钛矿活性层具有较好的覆盖度、平整度以及致密性，且结晶度高、晶相一致度高、晶体质量好，稳定性好。因而，钙钛矿太阳能电池具有较好的光吸收性能，且光电转化效率高，稳定性好和使用寿命长。
附图说明
[0033]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明，其中：
[0034]图1为以实施例1的钙钛矿浆料制备得到的太阳能电池的示意图；
具体实施例
[0035]以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0036]实施例1：
[0037]本实施例提供了一种钙钛矿浆料及其制备方法，具体步骤为：
[0038]B1:按照1:1的物质的量的比分别称量461.01mg碘化铅(PbI2)和15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿浆料，其特征在于，所述钙钛矿浆料的制备原料包括钙钛矿材料和表面活性剂，所述表面活性剂含有亲水基团和疏水基团；所述亲水基团包括吡啶和磺酸盐中的至少一种；所述疏水基团包括非极性官能团。2.根据权利要求1所述的钙钛矿浆料，其特征在于，所述钙钛矿材料为ABX3型晶体结构的有机无机杂化钙钛矿；其中，A为CH3NH
3+
、NH2‑
CH＝NH
2+
、Cs
+
，CH6N
3+
中的至少一种，B为Pb
2+
，X为Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
，SCN
‑
中的至少一种。3.根据权利要求1所述的钙钛矿浆料，其特征在于，所述钙钛矿材料和所述表面活性剂的重量比为1:0.05～0.1。4.根据权利要求1所述的钙钛矿浆料，其特征在于，所述表面活性剂包括烷基吡啶、卤化物吡啶和磺酸盐衍生物；优选地，所述烷基吡啶包括3
‑
甲基吡啶和4
‑
甲基吡啶中的至少一种；优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖金洪，刘芳波，徐方，胡小艳，
申请(专利权)人：长沙先进电子材料工业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：