基于氨基酸的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于氨基酸的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于钙钛矿太阳能电池技术领域。本发明专利技术的基于氨基酸的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池由下至上依次包括透明导电玻璃阳极、空穴传输层、氨基酸层、钙钛矿层、电子传输层、空穴阻隔层和金属阴极；其中氨基酸为谷氨酸、精氨酸或者色氨酸。本发明专利技术的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池是以谷氨酸、精氨酸或者色氨酸作为空穴传输层与钙钛矿层界面钝化层的高效率氧化镍基钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率可高达23.01％。本发明专利技术的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其合成工艺简单易行，设备要求低，有良好的工业应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于氨基酸的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿太阳能电池
，具体涉及一种基于氨基酸的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能作为一种清洁能源，以其环保、可再生、分布广等优点受到社会广泛关注。钙钛矿太阳能电池是以钙钛矿型有机金属卤化物半导体材料作为吸光层的第三代太阳能电池，具有高效转换率、较低的制造成本和材料易得等优点，代表了太阳能电池技术的一个重要发展方向，具有极大的应用前景。
[0003]钙钛矿太阳能电池分为正式与反式结构，其中反式结构从上到下一般依次由透明导电玻璃、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、金属对电极五个部分组成。其中，氧化镍由于其优良的光电性能，一般被采用作为空穴传输层的材料。然而氧化镍同时也具有一些缺点，例如导电性差、会与钙钛矿层发生氧化还原反应等等。要想获得高效稳定的氧化镍基钙钛矿太阳能电池，解决上述问题是迫切且必要的。
[0004]氨基酸是生物体内最基本的有机化学物质之一，其性质可分为酸性、碱性、中性，在生活生产中具有广泛的应用。同时氨基酸以其造价成本低、可大量生产、具有丰富官能团等优良性质，也作为重要试剂被广泛应用于科学研究中。而目前将氨基酸用于钙钛矿太阳能电池的研究较少。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于氨基酸的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本专利技术的钙钛矿太阳能电池是以不同种类氨基酸(酸性、碱性、中性)作为钝化层修饰氧化镍的钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率可高达23.01％。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案具体如下：
[0007]一种基于氨基酸的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池，由下至上依次包括透明导电玻璃阳极、空穴传输层、氨基酸层、钙钛矿层、电子传输层、空穴阻隔层和金属阴极；
[0008]其特征在于，
[0009]其中氨基酸为谷氨酸、精氨酸或者色氨酸。
[0010]在上述技术方案中，所述氨基酸层是通过将氨基酸溶液旋涂到所述空穴传输层上获得的。
[0011]在上述技术方案中，所述氨基酸溶液的浓度为1.0
‑
2.0mg/mL。
[0012]在上述技术方案中，所述氨基酸溶液的浓度为1.5mg/mL。
[0013]在上述技术方案中，所述氨基酸溶液的浓度为1.5mg/mL的色氨酸溶液。
[0014]在上述技术方案中，所述透明导电玻璃阳极为氧化铟锡ITO，所述空穴传输层为氧化镍，所述钙钛矿层为Cs
0.05
(FA
0.8
MA
0.15
)Pb(I
0.95
Br
0.05
)3，所述电子传输层为C
60
(富勒烯)，所述空穴阻隔层为BCP(浴铜灵)，所述金属阴极为Ag。
[0015]在上述技术方案中，所述空穴传输层的厚度为15
‑
25nm，所述氨基酸层的厚度为1
‑
2nm，所述钙钛矿层的厚度为500
‑
600nm，所述电子传输层的厚度为20
‑
25nm，所述空穴阻隔层的厚度为5
‑
6nm，所述金属阴极的厚度为50
‑
70nm。
[0016]一种基于氨基酸的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0017]1)将透明导电玻璃阳极进行紫外臭氧预处理；
[0018]2)在透明导电玻璃上旋涂空穴传输层；
[0019]3)在空穴传输层上旋涂氨基酸层；
[0020]4)在氨基酸层上旋涂钙钛矿层；
[0021]5)在钙钛矿层上蒸镀电子传输层；
[0022]6)在电子传输层上蒸镀空穴阻隔层；
[0023]7)在空穴阻隔层上蒸镀金属阴极；
[0024]其特征在于，步骤3)具体包括以下步骤：
[0025]将步骤2)中旋涂过空穴传输层的器件置于匀胶机上，旋涂氨基酸溶液，旋涂结束后，进行退火处理。
[0026]在上述技术方案中，步骤3)中旋涂氨基酸层时转速为4000rpm/min、旋转30s，退火处理为100℃退火10min。
[0027]在上述技术方案中，所述制备方法的一种具体实施方式为：
[0028]1)透明导电玻璃阳极的处理：
[0029]将清洗干净的透明导电玻璃进行紫外臭氧预处理20分钟；
[0030]2)空穴传输层的制备及处理：
[0031]将步骤1)中紫外臭氧预处理过的透明导电玻璃置于匀胶机上，旋涂氧化镍纳米分散液，转速为2000rpm/min旋转30s，旋涂结束后，进行退火处理，退火温度及时间为110℃退火20min；
[0032]3)氨基酸层的制备：
[0033]将步骤2)中的器件置于充满氩气的手套箱，在空穴传输层上旋涂谷氨酸溶液、精氨酸溶液或者色氨酸溶液，其过程为旋涂4000rpm/min，时间为30秒，旋涂结束后置于热台上进行退火处理，退火温度及时间为100℃退火10分钟；
[0034]4)钙钛矿层的制备：
[0035]在氨基酸层上旋涂钙钛矿前驱液，其过程为旋涂4000rpm/min，时间为30秒，并在33秒时滴加200微升的氯苯，旋涂结束后置于热台上进行退火处理，退火温度及时间为100℃退火60分钟；
[0036]5)电子传输层的制备：
[0037]利用真空蒸发镀膜机在压强小于6*10
‑4Pa时在钙钛矿层上蒸镀电子传输层，其蒸发速率为
[0038]6)空穴阻隔层的制备：
[0039]在蒸镀电子传输层的器件上继续蒸镀空穴阻隔层，其蒸发速率为
[0040]7)金属阴极的制备：
[0041]在蒸镀空穴阻隔层的器件上继续蒸镀金属阴极，其蒸发速率为
[0042]本专利技术的有益效果是：
[0043]本专利技术的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池是以谷氨酸、精氨酸或者色氨酸作为空穴传输层与钙钛矿层界面钝化层的高效率氧化镍基钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率可高达23.01％。
[0044]本专利技术的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其合成工艺简单易行，设备要求低，有良好的工业应用前景。
附图说明
[0045]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
[0046]图1是本专利技术制备的基于以谷氨酸、精氨酸或者色氨酸作为空穴传输层与钙钛矿层界面钝化层的高效率氧化镍基钙钛矿太阳能电池器件结构图。
[0047]图2是本专利技术制备的基于以谷氨酸、精氨酸或者色氨酸作为空穴传输层与钙钛矿层界面钝化层的高效率氧化镍基钙钛矿太阳能电池器件的各个参数的箱图。
[0048]图3是本专利技术制备的基于以谷氨酸、精氨酸或者色氨酸作为空穴传输层与钙钛矿层界面钝化层的高效率氧化镍基钙钛矿太阳能电池器件的J
‑
V曲线图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氨基酸的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池，由下至上依次包括透明导电玻璃阳极、空穴传输层、氨基酸层、钙钛矿层、电子传输层、空穴阻隔层和金属阴极；其特征在于，其中氨基酸为谷氨酸、精氨酸或者色氨酸。2.根据权利要求1所述的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述氨基酸层是通过将氨基酸溶液旋涂到所述空穴传输层上获得的。3.根据权利要求2所述的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述氨基酸溶液的浓度为1.0
‑
2.0mg/mL。4.根据权利要求3所述的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述氨基酸溶液的浓度为1.5mg/mL。5.根据权利要求2所述的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述氨基酸溶液的浓度为1.5mg/mL的色氨酸溶液。6.根据权利要求1所述的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述透明导电玻璃阳极为氧化铟锡ITO，所述空穴传输层为氧化镍，所述钙钛矿层为Cs
0.05
(FA
0.8
MA
0.15
)Pb(I
0.95
Br
0.05
)3，所述电子传输层为C
60
(富勒烯)，所述空穴阻隔层为BCP(浴铜灵)，所述金属阴极为Ag。7.根据权利要求1所述的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为15
‑
25nm，所述氨基酸层的厚度为1
‑
2nm，所述钙钛矿层的厚度为500
‑
600nm，所述电子传输层的厚度为20
‑
25nm，所述空穴阻隔层的厚度为5
‑
6nm，所述金属阴极的厚度为50
‑
70nm。8.一种权利要求1
‑
7任意一项所述的基于氨基酸的高效氧化镍基钙钛矿太阳能电池的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓峰，王宪钊，于大明，尤霆，朱子墨，唐浩然，
申请(专利权)人：储天新能源科技长春有限公司，
类型：发明
国别省市：