一种含氟化盐钝化层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

技术编号：40195583 阅读：6 留言：0更新日期：2024-01-26 23:58

本发明专利技术属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种含氟化盐钝化层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本发明专利技术以氟化盐离子液体作为钝化层材料，离子液体具有丰富的电子密度，可以通过电荷中和作用占据卤化物空位；离子液体的极性和良好的电化学特性不仅可以改善钙钛矿的能级排列，促进PSCs界面上载流子的高效收集，抑制界面载流子的复合，同时还能调节晶体生长，提高钙钛矿结晶度，降低缺陷密度，钝化界面，稳定钙钛矿薄膜的晶体结构，非辐射复合中心被显著抑制，从而提高钙钛矿太阳能电池的光电性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钙钛矿太阳能电池，具体涉及一种含氟化盐钝化层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

1、有机-无机杂化钙钛矿材料具有优异的光学和电子特性，具有较高的吸收系数和电荷载流子迁移率、载流子长扩散长度以及带隙可调等特点，以该材料制备得到的太阳能电池在功率转换效率方面取得了巨大进步。金属卤化物钙钛矿太阳能电池(psc)已实现高达26.1％的认证功率转换效率(pce)。钙钛矿太阳能电池的稳定性问题是其商业化面临的主要问题，如离子迁移、非辐射复合和钙钛矿体分解等。其中，钙钛矿的界面工程也被视为进一步提高器件效率和pscs稳定性的关键，降低钙钛矿薄膜中的缺陷密度对于制备具有高pce和稳定性的pscs具有重要意义。

2、传统的降低钙钛矿层的缺陷密度的方法是在钙钛矿层中添加钝化剂，通过离子或配位键或转化为宽禁带材料来钝化缺陷。通常采用的钝化剂包括路易斯酸、路易斯碱、阳离子、阴离子、铵和疏水聚合物。但上述材料依然存在钝化效果不明显的缺陷，进而影响钙钛矿太阳能电池的性能。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种含氟化盐钝化层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，本专利技术提供的钙钛矿太阳能电池能够进一步降低钙钛矿的缺陷密度，提升钙钛矿太阳能电池的性能。

2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：

3、本专利技术提供了一种含氟化盐钝化层的钙钛矿太阳能电池，包括由下到上依次层叠设置的导电基底、电子传输层、钙钛矿层、钝化层、空穴传输层和背电极层；</p>

4、所述钝化层的材料为氟化盐离子液体。

5、优选的，所述氟化盐离子液体包括六氟磷酸四正乙基铵、六氟磷酸四正丙基铵、六氟磷酸四正丁基铵、六氟磷酸四正己基铵和六氟磷酸四正辛基铵中的至少一种。

6、优选的，所述钝化层的厚度为10nm。

7、优选的，所述电子传输层的材料为sno2、tio2、nb2o5、pc60bm或tio2/介孔tio2；

8、所述钙钛矿层的材料的化学组成为abx3，所述a包括ch3nh3+、hc(nh2)2+、cs+和rb+中的至少一种；所述b包括pb2+；所述x包括卤素离子；

9、所述空穴传输层的材料为spiro-ometad、pedot：pss、ptb7、ptaa或nio；

10、所述背电极层的材料为金属或碳。

11、优选的，所述电子传输层的厚度为80nm；

12、所述钙钛矿层的厚度为600nm；

13、所述空穴传输层的厚度为200nm；

14、所述背电极层的厚度为100nm。

15、本专利技术还提供了上述技术方案所述的含氟化盐钝化层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

16、在导电基底的表面依次制备电子传输层和钙钛矿层；

17、将氟化盐离子液体和溶剂混合，将得到的混合液涂覆在所述钙钛矿层的表面，进行退火，得到钝化层；

18、在所述钝化层的表面依次制备空穴传输层和背电极层，得到所述含氟化盐钝化层的钙钛矿太阳能电池。

19、优选的，所述溶剂包括邻二氯苯和异丙醇；所述邻二氯苯和异丙醇的体积比为97：3。

20、优选的，所述混合液中氟化盐离子液体的浓度为1mmol/l。

21、优选的，所述涂覆的方式为旋涂，所述旋涂的转速为3000rpm，时间为30s。

22、优选的，所述退火的温度为120℃，时间为1min；

23、所述退火在氮气气氛中进行。

24、本专利技术提供了一种含氟化盐钝化层的钙钛矿太阳能电池，包括由下到上依次层叠设置的导电基底、电子传输层、钙钛矿层、钝化层、空穴传输层和背电极层；所述钝化层的材料为氟化盐离子液体。本专利技术以氟化盐离子液体作为钝化层材料，离子液体具有丰富的电子密度，可以通过电荷中和作用占据卤化物空位；离子液体的极性和良好的电化学特性不仅可以改善钙钛矿的能级排列，促进pscs界面上载流子的高效收集，抑制界面载流子的复合，同时还能调节晶体生长，提高钙钛矿结晶度，降低缺陷密度，钝化界面，稳定钙钛矿薄膜的晶体结构，非辐射复合中心被显著抑制，从而提高钙钛矿太阳能电池的光电性能。

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【技术保护点】

1.一种含氟化盐钝化层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括由下到上依次层叠设置的导电基底、电子传输层、钙钛矿层、钝化层、空穴传输层和背电极层；

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述氟化盐离子液体包括六氟磷酸四正乙基铵、六氟磷酸四正丙基铵、六氟磷酸四正丁基铵、六氟磷酸四正己基铵和六氟磷酸四正辛基铵中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钝化层的厚度为10nm。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的材料为SnO2、TiO2、Nb2O5、PC60BM或TiO2/介孔TiO2；

5.根据权利要求1或4所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的厚度为80nm；

6.权利要求1～5任一项所述的含氟化盐钝化层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括邻二氯苯和异丙醇；所述邻二氯苯和异丙醇的体积比为97：3。

8.根据权利要求6所述的制备

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆的方式为旋涂，所述旋涂的转速为3000rpm，时间为30s。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为120℃，时间为1min；

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【技术特征摘要】

3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钝化层的厚度为10nm。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的材料为sno2、tio2、nb2o5、pc60bm或tio2/介孔tio2；

5.根据权利要求1或4所述的钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏俊峰，罗睿智，曹栋强，孔令伟，籍天白，孙清华，仝溢萌，
申请(专利权)人：上海乐天钙钛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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