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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池,具体涉及无埋底界面孔的钙钛矿薄膜制备方法及钙钛矿太阳能电池。
技术介绍
1、如今,环境污染、能源枯竭成为困扰全世界的两大主要问题,极大地制约了社会的发展。因此,寻找可持续发展的清洁能源已成为迫在眉睫的问题,太阳能就是一个不错的选择,它绿色、安全,几乎可以说是取之不尽、用之不竭。太阳能光伏技术是一种有效的太阳能利用方式,是解决能源问题和环境污染,实现可持续发展的重要举措。太阳能电池经过多年的发展,已经取得了很大突破,传统的硅基太阳能电池已经实现了部分商业化,但其生产技术苛刻、成本较高,长期以来未能大规模应用。
2、钙钛矿太阳能电池自2009年诞生以来,经过短短几年的发展,效率已经突破26%以上,但是由于技术的限制,对钙钛矿吸光层薄膜的埋底界面关注较少。近年来薄膜剥离技术的提出,揭示了在钙钛矿薄膜吸光层薄膜的埋底界面内存在相当数量的孔洞,这些界面孔降低了钙钛矿薄膜吸光层薄膜的和传输层之间的有效接触,并为载流子重组提供了有利位点。因此,制备无埋底界面孔的钙钛矿吸光层是提高钙钛矿太阳能电池光电效率的重要研究课题。
技术实现思路
1、为解决现有技术中,埋底界面孔阻碍钙钛矿薄膜吸光层薄膜的和传输层之间的有效接触,并提供大量载流子重组位点的技术问题,本专利技术的目的在于提供一种钙钛矿薄膜制备方法及钙钛矿太阳能电池和制备方法。
2、为了实现上述目的,本专利技术采用入下技术方案:
3、一种钙钛矿薄膜的制备方法,包括以下步骤:
5、在基体上涂覆钙钛矿薄膜前驱液,形成钙钛矿薄膜吸光层液膜;
6、将钙钛矿薄膜吸光层液膜抽气干燥至钙钛矿薄膜吸光层液膜底部同源有机阳离子超过设计添加比例的1.1倍,然后分段退火,得到无埋底孔洞的钙钛矿薄膜。
7、进一步的,甲脒氢碘酸盐和碘化铅的物质的量的比为(0.9-1.1):1。
8、进一步的,同源有机阳离子氯盐为甲脒盐酸盐,同源有机阳离子氯盐的加入量为碘化铅的物质的量的5-50%。
9、进一步的,溶剂为n,n-二甲基甲酰胺;钙钛矿薄膜前驱液中的碘化铅的浓度为0.8-2mol/l。
10、进一步的,加热的温度是50-70℃,搅拌时间为1-24h。
11、进一步的,分段退火的过程为:在70-100℃低温退火10-60min,于150-170℃高温退火10-60min。
12、一种钙钛矿太阳能电池,包括由下至上依次设置的导电基体、电子传输层、如上制备方法制备的钙钛矿薄膜、空穴传输层和电极;或
13、由下至上依次设置的导电基体、空穴传输层、如上制备方法制备的钙钛矿薄膜(3)、电子传输层和电极。
14、进一步的,钙钛矿薄膜厚度为300-700nm;
15、电子传输层材料为tio2、sno2、c 71-丁酸甲基酯或c60。
16、进一步的,空穴传输层为2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、3-己基噻吩-2,5-二基)或niox;
17、电池的电极采用碳电极、金电极、银电极或铂电极。
18、一种钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
19、1)在透明导电基体上沉积形成电子传输层或空穴传输层;
20、2)在电子传输层或空穴传输层上制备如权利要求1-6任一项所述方法制备的钙钛矿薄膜;
21、3)在钙钛矿薄膜上涂覆空穴传输层或电子传输层,在空穴传输层或电子传输层上涂覆电极,获得无埋底界面孔的钙钛矿太阳能电池;
22、其中,若步骤1)中为穴传输层,则步骤2)中涂覆电子传输层;若步骤1)中为电子传输层,则步骤4)中涂覆空穴传输层。
23、相对于现有技术,本专利技术具有有益效果:
24、本专利技术通过将设计化学计量比的甲脒氢碘酸盐和碘化铅、设计添加比例的甲脒氢碘酸盐的同源有机阳离子氯盐加入溶剂中,抽气干燥后,创造液膜底部同源有机阳离子超过设计添加比例的1.1倍的非等化学计量比溶液环境,以降低液膜在基底上异相形核过程中的形核势垒,使其在所有凹角处均匀形核、从界面向表面全覆盖结晶,达到消除钙钛矿薄膜吸光层薄膜的埋底孔洞的目的,从而可以有效降低载流子在界面处重组,提供有效的界面间接触,最终实现高效的钙钛矿太阳能电池的制备。
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1.一种钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,甲脒氢碘酸盐和碘化铅的物质的量的比为(0.9-1.1):1。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,同源有机阳离子氯盐为甲脒盐酸盐,同源有机阳离子氯盐的加入量为碘化铅的物质的量的5-50%。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺;钙钛矿薄膜前驱液中的碘化铅的浓度为0.8-2mol/L。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,加热的温度是50-70℃,搅拌时间为1-24h。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,分段退火的过程为:在70-100℃低温退火10-60min,于150-170℃高温退火10-60min。
7.一种钙钛矿太阳能电池,其特征在于,包括由下至上依次设置的导电基体(1)、电子传输层、权利要求1-6任一项制备方法制备的钙钛矿薄膜(3)、空穴传输层和电极(5);或
9.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,空穴传输层为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、3-己基噻吩-2,5-二基)或NiOx;
10.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,甲脒氢碘酸盐和碘化铅的物质的量的比为(0.9-1.1):1。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,同源有机阳离子氯盐为甲脒盐酸盐,同源有机阳离子氯盐的加入量为碘化铅的物质的量的5-50%。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,溶剂为n,n-二甲基甲酰胺;钙钛矿薄膜前驱液中的碘化铅的浓度为0.8-2mol/l。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,加热的温度是50-70℃,搅拌时间为1-24h。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨冠军,曾丽蓉,刘梅军,李长久,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:
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