一种以MgCl2+MgI2为钙钛矿层埋底材料的太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以MgCl2+MgI2为钙钛矿层埋底材料的太阳能电池制备方法，包括以下步骤：步骤a，将FTO导电玻璃进行预处理；步骤b，在致密层薄膜上面形成介孔薄膜层；步骤d，将MgCl2和MgI2溶解于异丙醇中配制成溶液，将溶解好的溶液旋涂在钙钛矿薄膜上，进行退火处理，在介孔薄膜层上面形成埋底界面层；步骤e，在埋底界面层上面形成钙钛矿薄膜层；步骤f，在钙钛矿薄膜层上，静态旋涂空穴传输层，并用γ

【技术实现步骤摘要】
一种以MgCl2+MgI2为钙钛矿层埋底材料的太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种以MgCl2+MgI2为钙钛矿层埋底材料的太阳能电池及其制备方法，属于钙钛矿太阳能电池性能优化


技术介绍

[0002]用溶液法制备的钙钛矿薄膜在ETL(电子传输层)/PVK(钙钛矿吸收层)界面处存在大量缺陷，且欠配位的Pb
2+
和I
‑
空位等浅层缺陷容易影响钙钛矿薄膜的稳定性，而Pb反位缺陷等深层缺陷会作为非辐射的重组中心，导致器件电压损失和PCE降低。第一，由于有机化合物的官能团可以与ETL表面的陷阱态相互作用，并与钙钛矿层结合，因此对ETL/PVK进行界面修饰是界面缺陷的有效策略。第二，钙钛矿材料可以通过对A、B、X位离子的调控来完成对带隙和光谱吸收范围的调节，同时又拥有激子结合能低、载流子扩散长等优异的光电特性，但是钙钛矿材料的缺陷也非常明显，这种材料的形成能量低，湿、热稳定性较差，空气中的水汽对钙钛矿层有着强烈的破坏作用。钙钛矿与水反应，导致晶体结构崩溃并形成水合相或不可逆地分解成前驱体成分。所以在钙钛矿层与电子传输层之间添加新界面，可以更好地阻挡电子反向移动，减弱钙钛矿层的破坏作用。
[0003]界面在薄膜太阳能电池中也起着至关重要的作用，界面缺陷使钙钛矿具有活性并易于分解，从而形成非辐射复合，进而影响器件性能和稳定性。氯化钾(KCl)用于埋底界面是近年来的研究热点，KCl有利于器件的高效稳定。随后的研究还加入了含K
+
的无机盐，利用硫氰酸钾(KSCN)钝化钙钛矿层，引入K
+
离子可以降低陷阱密度。KSCN中间层能促进能级的排列、缺陷的减少和电荷的提取。另一种利用K
+
进行埋底界面钝化的无机盐是氢氧化钾(KOH)，KOH取得了优异的埋底钝化效果。结果表明，K
+
和OH
‑
都能与未配位的Ti和O实现配位。此外，K
+
能与钙钛矿层发生强烈的相互作用，导致K
+
向钙钛矿层迁移，使TiO2层与钙钛矿层紧密连接。目前，虽然钾离子埋底可以连接电子传输层和钙钛矿层，促进电子传输能力，能够提高短路电流，但是对钙钛矿层本体的作用效果不明显，如并未明显提升电压。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种以MgCl2+MgI2为钙钛矿层埋底材料的太阳能电池及其制备方法，能够在提高电池太阳能电池电子传输能力的同时，提高对钙钛矿层本体的作用效果，进一步提高太阳能电池的性能。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术型采用的技术方案为：
[0006]一种太阳能电池制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤a，将FTO导电玻璃进行预处理，去除其表面有机物后待用；
[0008]步骤b，将二异丙氧基双乙酰丙酮钛加入到无水正丁醇中，摇匀溶解后动态旋涂到预处理后的FTO导电玻璃上，进行干燥处理，在FTO导电玻璃上面形成致密层薄膜；
[0009]步骤c，将二氧化钛浆料加入到无水乙醇中配制成溶液，再将配制好的溶液静态旋
涂到致密层薄膜上，进行退火处理，在致密层薄膜上面形成介孔薄膜层；
[0010]步骤d，将MgCl2和MgI2溶解于异丙醇中配制成溶液，将溶解好的溶液旋涂在钙钛矿薄膜上，进行退火处理，在介孔薄膜层上面形成埋底界面层；
[0011]步骤e，将碘甲脒、碘化铅和氯甲胺溶解于二甲基亚砜和N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合液中，进行搅拌，得到钙钛矿前驱体溶液，将钙钛矿前驱体溶液旋涂到埋底界面层上，滴加乙醚反溶剂并退火处理，在埋底界面层上面形成钙钛矿薄膜层；
[0012]步骤f，在钙钛矿薄膜层上，静态旋涂空穴传输层，并用γ
‑
丁内酯刮蹭出FTO电极；
[0013]步骤g，利用真空蒸镀装置将Au沉积于空穴传输层基底上，在空穴传输层上面形成金电极层。
[0014]步骤a中，将FTO导电玻璃进行预处理包括：将FTO导电玻璃依次用去离子水、玻璃清洗剂、异丙醇、乙醇和去离子水超声清洗20～30min，然后在110～130℃的烘箱中干燥去除表面的水分，将干燥后的FTO导电玻璃用紫外
‑
臭氧装置处理20～30min。
[0015]步骤b中，二异丙氧基双乙酰丙酮钛和无水正丁醇的体积比为1:15～1:17，动态旋涂速度为1800～2200rpm。
[0016]步骤c中，二氧化钛浆料与无水乙醇的质量比为1:7～1:9。
[0017]步骤d中，MgCl2和MgI2溶解于异丙醇形成溶液的浓度为10～20mmol/L，MgCl2和MgI2的摩尔比为0.8:1到1:0.8，旋涂速度为2800～3200rpm，退火处理温度为120～140℃，退火时间为8～12min。
[0018]步骤e中，搅拌时间为3～12h，旋涂速度为800～1200rpm，旋涂时间为16～20s在旋涂停止前18～22s滴加乙醚反溶剂，退火温度为130～150℃，退火时间为3～10min。
[0019]步骤f中，静态旋涂速度为2800～3200rpm，旋涂时间为25～35s。
[0020]步骤g中，Au沉积厚度为75～85nm。
[0021]一种太阳能电池，由太阳能电池制备方法制备得到。
[0022]本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种以MgCl2+MgI2为钙钛矿层埋底材料的太阳能电池及其制备方法，将MgCl2和MgI2溶解于异丙醇中配制成溶液，将溶解好的溶液旋涂在钙钛矿薄膜上，进行退火处理，在介孔薄膜层上面形成埋底界面层，其中MgCl2+MgI2由于其与钙钛矿层中PbI2的强相互作用，能够诱导钙钛矿的晶体生长，这将会明显提高太阳能电池性能；MgCl2+MgI2通过配位有效钝化Ti和O空位的陷阱态，有利于提高电子传输层薄膜的导电性，加速电子提取；镁离子与TiO2产生较强的静电吸引力，影响其在埋藏界面周围的局部电子密度，从而增强电子传输能力。
附图说明
[0023]图1是本专利技术制备得到的太阳能电池的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术制备得到的钙钛矿太阳能电池的瞬态光致发光光谱；
[0025]图3是本专利技术制备得到的钙钛矿太阳能电池的稳态光致发光光谱；
[0026]图4是本专利技术制备得到的钙钛矿太阳能电池器件实物图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术
的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0028]具体实施例1
[0029]本专利技术公开一种太阳能电池制备方法，包括以下步骤：
[0030]步骤一，将FTO导电玻璃进行预处理，具体为将FTO导电玻璃依次用去离子水、玻璃清洗剂、异丙醇、乙醇和去离子水超声清洗20min，然后在130℃的烘箱中干燥去除表面的水分，将干燥后的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤a，将FTO导电玻璃进行预处理，去除其表面有机物后待用；步骤b，将二异丙氧基双乙酰丙酮钛加入到无水正丁醇中，摇匀溶解后动态旋涂到预处理后的FTO导电玻璃上，进行干燥处理，在FTO导电玻璃上面形成致密层薄膜；步骤c，将二氧化钛浆料加入到无水乙醇中配制成溶液，再将配制好的溶液静态旋涂到致密层薄膜上，进行退火处理，在致密层薄膜上面形成介孔薄膜层；步骤d，将MgCl2和MgI2溶解于异丙醇中配制成溶液，将溶解好的溶液旋涂在钙钛矿薄膜上，进行退火处理，在介孔薄膜层上面形成埋底界面层；步骤e，将碘甲脒、碘化铅和氯甲胺溶解于二甲基亚砜和N,N
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二甲基甲酰胺的混合液中，进行搅拌，得到钙钛矿前驱体溶液，将钙钛矿前驱体溶液旋涂到埋底界面层上，滴加乙醚反溶剂并退火处理，在埋底界面层上面形成钙钛矿薄膜层；步骤f，在钙钛矿薄膜层上，静态旋涂空穴传输层，并用γ
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丁内酯刮蹭出FTO电极；步骤g，利用真空蒸镀装置将Au沉积于空穴传输层基底上，在空穴传输层上面形成金电极层。2.根据权利要求1所述的太阳能电池制备方法，其特征在于：步骤a中，将FTO导电玻璃进行预处理包括：将FTO导电玻璃依次用去离子水、玻璃清洗剂、异丙醇、乙醇和去离子水超声清洗20～30min，然后在110～130℃的烘箱中干燥去除表面的水分，将干燥后...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晖，张飞，黄俞榕，刘路杰，徐晨鑫，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：