一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜和光伏电池制造技术

本申请属于光伏电池材料技术领域，尤其涉及一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜和光伏电池；本申请提供的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜制备方法中通过添加结晶

【技术实现步骤摘要】
一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜和光伏电池


[0001]本申请属于光伏电池材料
，尤其涉及一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜和光伏电池
。

技术介绍

[0002]日益严重的化石能源枯竭促使了可再生能源的发展；风能
、
太阳能
、
水能等可再生能源中，太阳能因储量巨大
、
使用方便等优点备受关注，使用太阳能电池器件进行发电已经成为缓解化石能源紧缺的方式，目前商业化太阳能电池器件以硅基为主，但受限于制备工艺复杂
、
成本高昂等因素，硅基太阳能电池器件进一步发展遇到的阻力大，这推动着更易制备
、
成本低廉的薄膜太阳能电池的发展，如钙钛矿太阳能电池，铜铟硒薄膜太阳能电池等
。
[0003]基于钙钛矿薄膜的太阳能电池由于光电转化效率高
、
容易制备等优点，具备作为商业化太阳能电池应用的潜力，然而，钙钛矿薄膜稳定性不好，在高温或高湿环境下难以保持原有结构，薄膜容易分解，太阳能电池光电转化效率下降
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜和光伏电池，用于解决现有技术中钙钛矿薄膜在高温和高湿环境下稳定性不好的技术问题
。
[0005]本申请第一方面提供了一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜的制备方法，制备方法包括步骤：
[0006]步骤
S1、
将卤化铅
、
卤化甲脒以及磷磺酸盐类化合物溶解在有机溶剂中，得到磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体溶液；
[0007]步骤
S2、
将磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体溶液进行旋涂，制备得到磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜；
[0008]步骤
S3、
将所述磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜用
50
～
70℃
退火1～5分钟，得到一步退火的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜；
[0009]步骤
S4、
将一步退火的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜用
110
～
125℃
退火
10
～
40
分钟，得到磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体薄膜
。
[0010]优选的，步骤
S3
中具体包括：将所述磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜用
65℃
退火1分钟，得到一步退火的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜；
[0011]步骤
S4
中具体包括：将一步退火的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜用
120℃
退火
30
分钟，得到磷磺酸盐类化合物改性混合钙钛矿前驱体薄膜
。
[0012]优选的，所述磷磺酸盐类化合物选自磺酸基
Cy3
三磷酸盐和
/
或
N
‑
丁基磺酸吡啶磷酸二氢盐
。
[0013]优选的，步骤
S1
中，所述卤化铅选自氯化铅
、
碘化铅
、
溴化铅中任意一种或至少两种；
[0014]所述卤化甲脒选自氯化甲脒
、
溴化甲脒或碘化甲脒中任意一种或至少两种；
[0015]优选的，以质量份计算，步骤
S1
中，磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体溶液中包括
659.2
质量份碘化铅
、245.9
质量份碘化甲脒以及
0.43
质量份
N
‑
丁基磺酸吡啶磷酸二氢盐
。
[0016]优选的，步骤
S2
中，所述将磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体溶液进行旋涂，具体包括：将磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体溶液和反溶剂滴加到基底，使用匀胶机进行旋涂
。
[0017]优选的，步骤
S1
中，所述有机溶剂选自
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、
二甲基亚砜
、
异丙醇中任意一种或至少两种；
[0018]步骤
S2
中，所述反溶剂包括氯苯
、
苯甲醚
、
乙酸乙酯
、
乙醚中任意一种或至少两种
。
[0019]本申请第二方面提供了一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜，由上述制备方法制备得到
。
[0020]本申请第三方面提供了一种光伏电池，包括依次叠加的导电玻璃衬底
、
电子传输层
、
钙钛矿吸收层
、
空穴传输层以及金属顶电极；
[0021]所述钙钛矿吸收层包括上述磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜
。
[0022]需要说明的是，本申请提供的光伏电池为钙钛矿光伏电池，结构为现有常规结构，由于吸光层包括上述磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜，磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜中磷酸盐保护层富集在钙钛矿晶粒晶界处，从而使得光伏电池的吸光层在高温和高湿环境下稳定，不容易分解，从而使得基于该种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜的光伏电池光电转化效率高，能够作为商业化光伏电池应用
。
[0023]综上所述，本申请提供了一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜和光伏电池；其中，磷磺酸盐类化合物含有磷酸氢根
(
磷酸二氢根
)
与磺酸基团，与钙钛矿组分产生原位表面重构形成疏水性的磷酸盐复合物保护层，并在结晶长大过程中通过分步结晶退火工艺协同，调控该疏水性磷酸盐复合物的析出位置，使其形成紧密包裹晶界填充的效果，能够将产生的磷酸盐复合物保护层有规律地填充至钙钛矿晶粒的晶界处，磷酸盐保护层富集在钙钛矿晶粒晶界处，同时也有部分保护层在表面析出，实现晶界充分钝化和保护，大大提高钙钛矿薄膜的温度和湿度稳定性，实验显示本申请提供的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜在
85℃
加热
1600
小时或在
40
％
‑
50
％湿度的大气环境下储存
4000
小时后，薄膜结构能基本维持原有结构，对紫外
‑
可见光的吸收仍保持初始吸收的
83.9
％，这说明本申请提供的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜稳定性好，在高温或高湿环境下能够保持原有结构，从而解决现有技术中钙钛矿薄膜在高温和高湿环境下稳定性不好的技术问题
。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：步骤
S1、
将卤化铅
、
卤化甲脒以及磷磺酸盐类化合物溶解在有机溶剂中，得到磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体溶液；步骤
S2、
将磷磺酸盐类化合物改性钛矿前驱体溶液进行旋涂，制备得到改性磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜；步骤
S3、
将所述磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜用
50
～
70℃
退火1～5分钟，得到一步退火的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜；步骤
S4、
将一步退火的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜用
110
～
125℃
退火
10
～
40
分钟，得到磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体薄膜
。2.
根据权利要求1所述的一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，步骤
S3
中具体包括：将所述磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜用
65℃
退火1分钟，得到一步退火的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜；步骤
S4
中具体包括：将一步退火的磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体湿膜用
120℃
退火
30
分钟，得到磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿前驱体薄膜
。3.
根据权利要求1所述的一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述磷磺酸盐类化合物选自磺酸基
Cy3
三磷酸盐和
/
或
N
‑
丁基磺酸吡啶磷酸二氢盐
。4.
根据权利要求1所述的一种磷磺酸盐类化合物改性钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述卤化铅选自氯化铅
、
碘化铅
、

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华林，温浩鑫，张振，鄞添舟，郭弋瑄，黄少铭，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：