【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏器件，特别是涉及一种铅基钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、作为新兴的光伏器件，钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells，pscs)正在取得前所未有的进步。到目前为止，单结psc的功率转换效率(pce)已超过25％，钙钛矿/硅串联太阳电池的pce已超过29％。psc的工作面积也逐渐扩大，许多大面积psc模块已经通过可伸缩镀膜的方法制造出来。所有这些成就都展示了psc作为低成本下一代光伏技术的巨大潜力。
2、在钙钛矿捕光有源层材料中，最常用的是杂化有机-无机铅或锡卤化物类材料，然而，pscs中的铅是水溶性的，这将增加其生物利用率，即使少量的铅也会非常有害。这种水溶盐很容易被植物和其他生物吸收进入人类的食物链。潜在的铅泄漏正在成为制约其商业化深入发展的关键问题。人们在开发无铅钙钛矿材料方面做出了很大的努力。然而，最新的无铅pscs的最高pce仅为14.81％，远低于其对应的铅基pscs。因此，应特别注意钙钛矿的环境毒性，pscs中铅含量的安全水平应低于农业法规。此外，在pscs受损的情况下，应采用有效的技术在水溶态铅进入土壤之前将其捕获。
3、目前已报道一种应用于钙钛矿太阳能电池的可生物降解固铅封装涂层及其制备和封装方法，其采用的铅吸附材料为水性高分子，虽然可以有效吸附铅，但亲水材料集合在封装层，会对钙钛矿器件的稳定性不利。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术提供了一种能够避免铅泄露，稳定性好，以及光电效率高
2、技术方案如下：
3、一种铅基钙钛矿太阳能电池，包括第一电极、钙钛矿吸光层和第二电极；
4、所述第一电极和所述第二电极中至少有一个为复合电极为复合电极，所述复合电极包括导电基体和分散于所述导电基体的铅吸附材料；
5、所述铅吸附材料选自2,3-二巯基丁二酸、2,3-二巯基丁二酸与多烯烃所形成的聚合物、壳聚糖、甜菜碱、和有机硫tmt复合物中的一种或几种的组合。
6、在其中一个实施例中，所述导电基体和所述铅吸附材料的质量比为(0.1～10)：1。
7、在其中一个实施例中，所述导电基体选自碳、有机导电聚合物pedot:pss、氧化铟锡、氧化锌锡、氧化钨、fto、掺杂氧化物和混合氧化物中的一种或几种的组合。
8、在其中一个实施例中，所述钙钛矿吸光层的材料包括第一卤化盐和第二卤化盐；
9、所述第一卤化盐选自卤化铅盐和卤化铯盐中的一种或几种的组合；
10、所述第二卤化盐选自甲脒卤化盐、甲胺卤化盐中的一种或几种的组合。
11、在其中一个实施例中，所述第一电极为复合电极，所述第二电极的材料为氧化铟锡、氧化锌锡、氧化钨、fto、掺杂氧化物和混合氧化物中的一种或几种的组合。
12、在其中一个实施例中，所述第一电极和所述第二电极均为复合电极。
13、在其中一个实施例中，所述铅基钙钛矿太阳能电池还包括空穴传输层，所述空穴传输层设置在所述第一电极和所述钙钛矿吸光层之间。
14、在其中一个实施例中，所述空穴传输层的材料选自一元氧化物、二元氧化物、无机金属硫化物、有机小分子和有机聚合物空穴材料中的一种或几种的组合。
15、在其中一个实施例中，所述空穴传输层的材料选自一元氧化物、二元氧化物、无机金属硫化物、噻吩类衍生物、芴类衍生物、三苯胺类衍生物、有机三苯胺类聚合物和含磷酸的小分子空穴材料中的一种或几种的组合。
16、在其中一个实施例中，所述铅基钙钛矿太阳能电池还包括电子传输层，所述电子传输层设置在所述第二电极和所述钙钛矿吸光层之间。
17、在其中一个实施例中，所述电子传输层的材料选自一元氧化物、二元氧化物、c60、[6,6]-苯基c61丁酸甲酯富勒烯类衍生物和萘二酰亚胺衍生物、苝二酰亚胺衍生物及其含有两种酰亚胺片段的聚合物中的一种或几种的组合。
18、在其中一个实施例中，所述铅基钙钛矿太阳能电池还包括空穴阻挡层，所述空穴阻挡层设置在所述第二电极和所述电子传输层之间。
19、在其中一个实施例中，所述空穴阻挡层的材料选自2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉、乙酰丙酮锆、氧化锡和聚乙烯亚胺中的一种或几种的组合。
20、本专利技术还提供一种如上所述的铅基钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
21、制备第一电极、所述钙钛矿吸光层和所述第二电极；
22、所述第一电极和所述第二电极中至少有一个为复合电极，所述复合电极包括导电基体和分散于所述导电基体的铅吸附材料。
23、所述复合电极的制备方法包括如下步骤：
24、在其中一个实施例中，将导电基体和铅吸附材料混合，制备混合物料；
25、将所述物料施加在所述钙钛矿吸光层的表面上，除去溶剂。
26、在其中一个实施例中，所述导电基体为碳，制备所述复合电极的方法包括如下步骤：
27、将碳和铅吸附材料于第一溶剂中混合，制备浆料；
28、将所述浆料施加在所述钙钛矿吸光层的表面上，干燥或退火除去溶剂，制备所述复合电极。
29、在其中一个实施例中，所述导电基体为金属电极，制备所述复合电极的方法包括如下步骤：
30、将铅吸附材料溶于第二溶剂中，制备溶液；
31、将所述溶液施加在所述金属电极上，干燥或退火除去溶剂，制备所述复合电极。
32、本专利技术至少具有如下有益效果：
33、本专利技术提供的铅基钙钛矿太阳能电池，将铅吸附材料复合到电极层，能够有效防止电池中铅的泄露。并且，与传统的电池相比，避免了在封装中引入铅吸附材料，利于钙钛矿光伏器件的稳定性。同时，引入的铅吸附材料可以增强电极的稳定性和机械性能，改善电极的功能，提高光电器件的稳定性。
34、经测试，本专利技术实施例提供的铅基钙钛矿太阳能电池，在模拟户外环境经过水的冲刷后检测无铅泄露，经过修饰的钙钛矿太阳能电池的转换效率20％以上。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括第一电极、钙钛矿吸光层和第二电极；
2.根据权利要求1所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电基体和所述铅吸附材料的质量比为(0.1～10)：1。
3.根据权利要求1所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电基体选自碳、有机导电聚合物PEDOT:PSS、氧化铟锡、氧化锌锡、氧化钨、FTO、掺杂氧化物和混合氧化物中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1至3任一项所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的材料包括第一卤化盐和第二卤化盐；
5.根据权利要求1至3任一项所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均为复合电极；或
6.根据权利要求1至3任一项所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括空穴传输层，所述空穴传输层设置在所述第一电极和所述钙钛矿吸光层之间。
7.根据权利要求6所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的材料选自一元氧化物、二元氧化物、无机金属硫化物、有机小分子和有机聚合物空穴材
8.根据权利要求1至3任一项所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括电子传输层，所述电子传输层设置在所述第二电极和所述钙钛矿吸光层之间。
9.根据权利要求8所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的材料选自一元氧化物、二元氧化物、C60、[6,6]-苯基C61丁酸甲酯富勒烯类衍生物、萘二酰亚胺衍生物、苝二酰亚胺衍生物及其含有两种酰亚胺片段的聚合物中的一种或几种的组合。
10.根据权利要求8所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括空穴阻挡层，所述空穴阻挡层设置在所述第二电极和所述电子传输层之间；
11.一种权利要求1至10任一项所述的铅基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
12.根据权利要求11所述的铅基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述复合电极的制备方法包括如下步骤：
13.根据权利要求11或12所述的铅基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述导电基体为碳，制备所述复合电极的方法包括如下步骤：
14.根据权利要求11或12所述的铅基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述导电基体为金属电极，制备所述复合电极的方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括第一电极、钙钛矿吸光层和第二电极；
2.根据权利要求1所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电基体和所述铅吸附材料的质量比为(0.1～10)：1。
3.根据权利要求1所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电基体选自碳、有机导电聚合物pedot:pss、氧化铟锡、氧化锌锡、氧化钨、fto、掺杂氧化物和混合氧化物中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1至3任一项所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的材料包括第一卤化盐和第二卤化盐；
5.根据权利要求1至3任一项所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均为复合电极；或
6.根据权利要求1至3任一项所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括空穴传输层，所述空穴传输层设置在所述第一电极和所述钙钛矿吸光层之间。
7.根据权利要求6所述的铅基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的材料选自一元氧化物、二元氧化物、无机金属硫化物、有机小分子和有机聚合物空穴材料中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求1至3任...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾海鹏，莫易，李兆宁，张学玲，冯志强，
申请(专利权)人：天合光能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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