钙钛矿层及其制备方法、钙钛矿太阳电池及其制备方法技术

本申请公开了一种钙钛矿层及其制备方法、钙钛矿太阳电池及其制备方法，该钙钛矿层通过碘化铅骨架层与阳离子溶液反应制得，碘化铅骨架层包括沉积于基底上的第一碘化铅层和沉积于第一碘化铅层上的第二碘化铅层，第一碘化铅层的孔隙率高于第二碘化铅层。本申请的钙钛矿层不易出现碘化铅剩余的问题，同时保型效果较佳，不易塌陷，电池效率的提升效果十分明显。电池效率的提升效果十分明显。电池效率的提升效果十分明显。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿层及其制备方法、钙钛矿太阳电池及其制备方法


[0001]本申请涉及太阳电池领域，尤其涉及一种钙钛矿层及其制备方法、钙钛矿太阳电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前适于工业化生产的钙钛矿太阳电池的制备方法中，在制备钙钛矿层时采用的是蒸镀法结合旋涂法，即在基底上采用蒸镀法真空沉积碘化铅骨架层，再在碘化铅骨架层上旋涂阳离子溶液，使阳离子溶液与碘化铅反应得到钙钛矿层。但采用蒸镀法结合旋涂法制备的钙钛矿层底部容易出现碘化铅剩余的问题，剩余的碘化铅会阻碍钙钛矿层界面电荷的传输，导致电池效率偏低。

技术实现思路

[0003]为了解决钙钛矿层中容易出现碘化铅剩余的问题，本申请实施例公开一种钙钛矿层及其制备方法、钙钛矿太阳电池及其制备方法。
[0004]第一方面，本申请提供一种钙钛矿层。
[0005]该钙钛矿层用于太阳电池，所述钙钛矿层通过碘化铅骨架层与阳离子溶液反应制得，所述碘化铅骨架层包括沉积于基底上的第一碘化铅层和沉积于所述第一碘化铅层上的第二碘化铅层，所述第一碘化铅层的孔隙率高于所述第二碘化铅层。
[0006]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述钙钛矿层的厚度为450nm～550nm，所述碘化铅骨架层的厚度为300nm～450nm，所述第一碘化铅层的厚度为50nm～150nm。
[0007]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述第一碘化铅层通过溶液法或蒸镀法处理得到，所述第二碘化铅层通过蒸镀法处理得到。
[0008]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，制备所述第一碘化铅层的溶液为碘化铅前驱体溶液，所述碘化铅前驱体溶液的浓度为0.5mol/L～1.3mol/L。
[0009]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述碘化铅前驱体溶液的溶质包括碘化铅和溴化铯，所述碘化铅和所述溴化铯的质量比为5～10：1；和/或，
[0010]所述碘化铅前驱体溶液的溶剂包括N，N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，所述N，N
‑
二甲基甲酰胺和所述二甲基亚砜的质量比为4～9：1。
[0011]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述阳离子溶液的溶质至少包含碘甲脒、溴甲脒、溴甲胺和氯甲胺中的两种；和/或，所述阳离子溶液的溶剂为无水乙醇和异丙醇中的一种或者两种组合。
[0012]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述阳离子溶液包含所述碘甲脒、所述溴甲脒、所述溴甲胺和所述氯甲胺时，所述碘甲脒的浓度为0.3mol/L～0.6mol/L，所述溴甲脒的浓度为0.05mol/L～0.2mol/L，所述溴甲胺的浓度为0.1mol/L～0.2mol/L，所述氯甲胺的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L。
[0013]第二方面，本申请提供一种如第一方面所述的钙钛矿层的制备方法。
[0014]该钙钛矿层的制备方法包括以下步骤：
[0015]制备碘化铅骨架层：在基底上制备第一碘化铅层，在所述第一碘化铅层上制备第二碘化铅层，所述第一碘化铅层的孔隙率高于所述第二碘化铅层；
[0016]制备钙钛矿层：在所述第二碘化铅层上旋涂阳离子溶液，退火后得到如第一方面所述的钙钛矿层。
[0017]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述第一碘化铅层采用溶液法或蒸镀法制得。
[0018]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，采用所述溶液法制备第一碘化铅层的方法包括：采用喷涂或旋涂的方法沉积碘化铅前驱体溶液后，进行退火处理，所述喷涂的方法如下：在惰性氛围下，取温度为60℃～70℃的碘化铅前驱体溶液喷涂至所述基底上，所述喷涂的速度为100mm/s～200mm/s，所述喷涂的时间为30s～60s；
[0019]所述旋涂的方法如下：在惰性氛围下，取温度为60℃～70℃的碘化铅前驱体溶液旋涂至所述基底上，所述旋涂的速度为5000rpm～7000rpm，旋涂时间为30s～60s。
[0020]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，采用所述蒸镀法制备所述第一碘化铅的真空度为1
×
10
‑3pa～1
×
10
‑4pa，传动速度为10mm/s～15mm/s，蒸镀速率为
[0021]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述第一碘化铅层的退火温度为60℃～70℃，时间为30s～90s。
[0022]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述第二碘化铅层采用所述蒸镀法制备，控制制备所述第二碘化铅层过程的真空度为1
×
10
‑3pa～1
×
10
‑4pa，传动速度为10mm/s～15mm/s，蒸镀速率为
[0023]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述第二碘化铅层采用双源共蒸工艺或者三源共蒸工艺制备，所述双源共蒸工艺的蒸发源材料为碘化铅和溴化铯，所述碘化铅和所述溴化铯的蒸发速率之比为5～10：1；所述三源共蒸工艺的蒸发源材料为碘化铅、溴化铯和S组分，所述S组分为溴化铅、氯化铅、碘化铯、氯化铯中的任意一种，所述碘化铅、所述溴化铯和所述S组分的蒸发速率之比为5～10：1：1。
[0024]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述阳离子溶液旋涂后，在5％RH～40％RH的条件下，100℃～170℃退火15min～30min。
[0025]第三方面，本申请提供一种钙钛矿太阳电池。
[0026]一种钙钛矿太阳电池，包括第一方面所述的钙钛矿层或第二方面所述的制备方法制得的所述钙钛矿层。
[0027]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述钙钛矿太阳电池还包括依次堆叠的底电池、复合层、空穴传输层、电子传输层、透明电极层、正电极和负电极，所述钙钛矿层位于空穴传输层和电子传输层之间，所述正电极与透明电极层形成欧姆接触，所述负电极与底电池形成欧姆接触。
[0028]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述复合层的厚度为20nm～30nm；和/或，所述空穴传输层的厚度为20nm～30nm；和/或，所述电子传输层的厚度为15nm～20nm；所述透明电极层的厚度为80nm～120nm；和/或，所述正电极和所述负电极的厚度分
别为150nm～300nm。
[0029]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述底电池为异质结电池；和/或，所述复合层的材料为氧化铟锡和氧化铟锌中的一种或者两种组合；和/或，所述空穴传输层的材料为氧化镍；和/或，所述电子传输层的材料为C
60
；和/或，所述透明电极层的材料为氧化铟锡和氧化铟锌中的一种或者两种组合；和/或，所述正电极和所述负电极的材料分别为银、铜和铝中的任意一种。
[0030]作为一种可选的实施方式，在本申请的实施例中，所述钙钛矿叠层太阳电池还包括空穴修饰层，所述空穴修饰层位于所述空穴传输层和所述钙钛矿层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿层，用于太阳电池，其特征在于：所述钙钛矿层通过碘化铅骨架层与阳离子溶液反应制得，所述碘化铅骨架层包括沉积于基底上的第一碘化铅层和沉积于所述第一碘化铅层上的第二碘化铅层，所述第一碘化铅层的孔隙率高于所述第二碘化铅层。2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿层，其特征在于：所述钙钛矿层的厚度为450nm～550nm，所述碘化铅骨架层的厚度为300nm～450nm
，
所述第一碘化铅层的厚度为50nm～150nm。3.根据权利要求1所述的一种钙钛矿层，其特征在于：所述第一碘化铅层通过溶液法或蒸镀法处理得到，所述第二碘化铅层通过蒸镀法处理得到。4.根据权利要求3所述的一种钙钛矿层，其特征在于：制备所述第一碘化铅层的溶液为碘化铅前驱体溶液，所述碘化铅前驱体溶液的浓度为0.5mol/L～1.3mol/L。5.根据权利要求4所述的一种钙钛矿层，其特征在于：所述碘化铅前驱体溶液的溶质包括碘化铅和溴化铯，所述碘化铅和所述溴化铯的质量比为5～10：1；和/或，所述碘化铅前驱体溶液的溶剂包括N，N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，所述N，N
‑
二甲基甲酰胺和所述二甲基亚砜的质量比为4～9：1。6.根据权利要求1所述的一种钙钛矿层，其特征在于：所述阳离子溶液的溶质至少包含碘甲脒、溴甲脒、溴甲胺和氯甲胺中的两种；和/或，所述阳离子溶液的溶剂为无水乙醇和异丙醇中的一种或者两种组合。7.根据权利要求6所述的一种钙钛矿层，其特征在于：所述阳离子溶液包含所述碘甲脒、所述溴甲脒、所述溴甲胺和所述氯甲胺时，所述碘甲脒的浓度为0.3mol/L～0.6mol/L，所述溴甲脒的浓度为0.05mol/L～0.2mol/L，所述溴甲胺的浓度为0.1mol/L～0.2mol/L，所述氯甲胺的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L。8.一种钙钛矿层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：制备碘化铅骨架层：在基底上制备第一碘化铅层，在所述第一碘化铅层上制备第二碘化铅层，所述第一碘化铅层的孔隙率高于所述第二碘化铅层；制备钙钛矿层：在所述第二碘化铅层上旋涂阳离子溶液，退火后得到权利要求1
‑
7任一所述的钙钛矿层。9.根据权利要求8所述的一种钙钛矿层的制备方法，其特征在于：所述第一碘化铅层采用溶液法或蒸镀法制得。10.根据权利要求9所述的一种钙钛矿层的制备方法，其特征在于：采用所述溶液法制备第一碘化铅层的方法包括：采用喷涂或旋涂的方法沉积碘化铅前驱体溶液后，进行退火处理，所述喷涂的方法如下：在惰性氛围下，取温度为60℃～70℃的碘化铅前驱体溶液喷涂至所述基底上，所述喷涂的速度为100mm/s～200mm/s，所述喷涂的时间为30s～60s；所述旋涂的方法如下：在惰性氛围下，取温度为60℃～70℃的碘化铅前驱体溶液旋涂至所述基底上，所述旋涂的速度为5000rpm～7000rpm，所述旋涂的时间为30s～60s。11.根据权利要求9所述的一种钙钛矿层的制备方法，其特征在于：采用所述蒸镀法制备所述第一碘化铅的真空度为1
×
10
‑3pa～1
×
10
‑4pa，传动速度为10mm/s～15mm/s，蒸镀速率为12.根据权利要求10所述的一种钙钛矿层的制备方法，其特征在于：所述第一碘化铅层
的退火温度为60℃～70℃，时间为30s～90s。13.根据权利要求8所述的一种钙钛矿层的制备方法，其特征在于：所述第二碘化铅层采用所述蒸镀法制备时，控制制备所述第二碘化铅层过程的真空度为1
×
10
‑3pa～1
×
10
‑4pa，传动速度为10mm/s～15mm/s，蒸镀速率为pa，传动速度为10mm/s～15mm/s，蒸镀速率为14.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾成松，邢国强，张一峰，胡逾超，龙巍，
申请(专利权)人：通威太阳能成都有限公司，
类型：发明
国别省市：