【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钙钛矿领域，具体涉及一种涂布大面积钙钛矿层的方法及钙钛矿太阳能电池。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池作为一种新型的太阳能电池，凭借其制备流程简单，成本低廉和较高的光电转换效率等优势受到了广泛的关注。目前常规的钙钛矿太阳能电池都是由透明电极、电子传输层(空穴传输层)、钙钛矿吸收层、空穴传输层(电子传输层)和背金属电极组成。而要实现钙钛矿太阳能电池商业化，不仅仅要保证钙钛矿太阳能电池组件的稳定性，还要拥有简洁的生产工艺流程与较低廉的生产成本，因此，制备大面积钙钛矿吸收层的工艺方法被广泛应用。其中，钙钛矿是指一种具有与矿物钙钛氧化物，化学式为abx3，其中a代表一价有机或无机阳离子，b一般代表二价金属阳离子，x一般代表一价卤素阴离子。
2、目前用于制备大面积钙钛矿吸收层的工艺主要通过涂覆的方式实现，现有技术中，钙钛矿前驱体溶液通常直接涂覆在衬底上形成钙钛矿湿膜，并在非常短的时间内(一般为30s内)将钙钛矿湿膜转移到退火室中进行退火处理，但是由于钙钛矿湿膜中的溶剂的特性，溶剂会快速的挥发导致溶质析晶，其涂覆至退火之间的窗口期的时长很短。
3、在将钙钛矿前驱体溶液涂覆在衬底上之后，前驱体溶液温度与衬底/环境温度相同，溶剂在涂覆后会从钙钛矿湿膜中快速挥发至空气中，导致钙钛矿膜层干燥开裂，导致膜面至底层的溶质都不能够充分扩散排列进而会导致析出许多细小的晶粒，涂布后的钙钛矿薄膜如果在退火前放置时间过长，在薄膜中也会出现更多细小的结晶，在这种情况下放置后的钙钛矿生长出的薄膜相变驱动力大，界面完全粗糙，结晶后晶
4、为了进一步提高电池效率，中国专利文献cn110581223a中公开了太阳能电池的生产方法，其中公开了通过在基台上设置冷却机构对基板降温预处理的方式；在该方式下，在涂布时，常温的溶液涂布到基板上后，溶液膜层的下方区域优先与基板接触，受基板低温影响，在膜层的下方溶质优先析出，形成后续晶体结晶生长所需要的晶核，从而实现结晶先在溶液膜层下方区域生长的效果；相较于现有技术中的常温涂布方法，内部晶格更大，能够提高光电转换效率。但实际上，其光电转换效率的提升效果也并不明显。
技术实现思路
1、因此，本专利技术实际要解决的问题是，现有公开的涂覆方式大面积制备的钙钛矿层的湿膜在析晶时由于溶质都不能够充分扩散排列进而会导致析出许多细小的晶粒而造成光电转换效率提升不明显的问题，获得解决上述问题的一种涂布大面积钙钛矿层的方法及钙钛矿太阳能电池。
2、一种涂布大面积钙钛矿层的方法，包括：
3、获取衬底，在衬底上涂覆钙钛矿前驱体溶液形成钙钛矿湿膜，将钙钛矿湿膜退火得到钙钛矿薄膜；
4、所述钙钛矿前驱体溶液在涂覆前进行降温处理，使钙钛矿前驱体溶液的温度低于衬底温度。
5、所述衬底的温度为20-30℃；通常为室温温度，优选的，所述衬底的温度为23-27℃；例如：衬底的温度为20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃等。
6、和/或，所述钙钛矿前驱体溶液的温度低于衬底温度，且高于钙钛矿前驱体溶液在低温环境下溶质从溶剂中析出的临界温度；所述的自析出临界温度一般为零度。但钙钛矿前驱体溶液的温度也不宜过低，否则会使得空气中的水汽液化而附着在膜面中，因此，制备膜层的过程通常在干房中进行。
7、优选的，所述钙钛矿前驱体溶液的温度比衬底的温度低8℃以上，同理，其钙钛矿前驱体溶液与衬底的温差不能太大，实际情况下随着温差变大，有可能会有水汽附着在低温物体的表面，温差过大也会导致钙钛矿前驱体溶液温度过低，如果其温度过低则会导致环境空气中的水汽冷凝在膜面上而影响钙钛矿膜层的性能；更优选的，所述钙钛矿前驱体溶液的温度比衬底的温度低8-17℃，例如：低8℃、9℃、10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃等。所述涂覆的方式为辊涂、刮涂、喷涂或狭缝涂布中的任意一种。
8、所述涂覆的方式为喷涂或狭缝涂布时，所述降温处理的过程为：对出液头和/或靠近出液头的溶液管路进行降温。
9、所述降温处理采用的降温设备为设置在出液头上的半导体制冷单元或冷凝组件；或者，所述降温处理采用的降温设备为设置在溶液管路上的半导体制冷单元、冷凝组件和注液管冷却装置中的至少一种。
10、所述冷凝组件为冷凝管；
11、上述的冷凝管或者半导体制冷单元均可以设置在出液头和/或溶液管路上，当采用狭缝涂布时，出液头为狭缝涂布机的刀头，该半导体制冷单元或冷凝管均可以贴合在刀头表面，或者直接贴合包裹在输送钙钛矿前驱体溶液至刀头的溶液管路上，优选设置在靠近刀头的溶液管路上。
12、其中，注液管冷却装置可以设置在溶液管路上，优选设置在溶液管路和刀头之间，注液管冷却装置的进液口与溶液管路的钙钛矿前驱体溶液输出口连通，注液管冷却装置的出液口与刀头的钙钛矿前驱体溶液的输入口连通，有效通过注液管冷却装置将溶液管路输送到刀头中的溶液降温后再输送到刀头中进行涂覆。
13、在刀头/喷头处或者靠近出液端的管路上进行降温，一方面是为了对即将涂覆到衬底上的钙钛矿前驱体溶液进行均匀降温，且保持预设温度涂覆到衬底上；另一方面，相较于对钙钛矿前驱体溶液容器进行低温处理的方式，具有更优的作用，因为如果在钙钛矿前驱体溶液的容器处进行低温处理，则钙钛矿前驱体溶液中的溶质可能部分会从溶剂中析出或者团聚，造成溶液均匀性下降，甚至堵塞涂布刀头；容器中前驱体溶液的流动性也变差；从容器到出液端的这段距离中，前驱体溶液通过管路与外界进行热交换，也难以保证出液端的前驱体溶液温度均一。因此，采用在刀头/喷头处或者靠近出液端的管路上进行降温能够保证钙钛矿前驱体溶液的溶液均匀性、温度均一性和流动性。
14、具体的，所述注液管冷却装置包括：
15、溶液腔体，其上设置有分别与溶液管路和出液头连通的进出液口，
16、冷却腔体，其上设置有进出液口用于为冷却腔体持续提供冷凝液使溶液腔体内的溶液降温，
17、搅拌组件，设置在溶液腔体内，用于溶液腔体内的溶液降温均匀。
18、本专利技术中的所述衬底可以为基板，或者具有固态的卤化铅层的基板；
19、当所述衬底为基板时，所述钙钛矿前驱体溶液的溶质为abx3结构式，其中a为cs+、ma+、fa+中的任意一种或多种，b为pb2+、sn2+中的任意一种或多种，x为卤族元素中的任意一种或多种。
20、当所述衬底为设置有固态的卤化铅层的基板时，所述钙钛矿前躯体溶液为甲胺盐溶液或甲脒盐溶液，通过卤化铅和甲胺盐溶液/甲脒盐溶液共同反应得到钙钛矿膜层。
21、所述卤化铅层为碘化铅、溴化铅、氯化铅中的任一种。其厚度为300-400nm。
22、若浓度过高，会导致薄膜质量较差，若本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种涂布大面积钙钛矿层的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，涂覆时，所述衬底的温度为20-30℃；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，涂覆时，所述衬底的温度为23-27℃；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述涂覆的方式为辊涂、刮涂、喷涂或狭缝涂布中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述涂覆的方式为喷涂或狭缝涂布时，所述降温处理的过程为：对出液头和/或靠近出液头的溶液管路进行降温；
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述冷凝组件为冷凝管；
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底为基板；
8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底为固态的卤化铅层，所述钙钛矿前躯体溶液为甲胺盐溶液或甲脒盐溶液；
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为1.0M-1.5M；
10.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括权利要
...【技术特征摘要】
1.一种涂布大面积钙钛矿层的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，涂覆时，所述衬底的温度为20-30℃；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，涂覆时，所述衬底的温度为23-27℃；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述涂覆的方式为辊涂、刮涂、喷涂或狭缝涂布中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述涂覆的方式为喷涂或狭缝涂布时，所述降温处理的过程为：对出液头和/或靠近出液头的溶液管路进行降温；
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张威，卫宁，倪俊杰，朱荣志，邵君，于振瑞，
申请(专利权)人：极电光能有限公司，
类型：发明
国别省市：
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