【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池，具体而言，本专利技术涉及一种钙钛矿薄膜及其制备方法与一种叠层太阳电池。
技术介绍
1、钙钛矿/硅叠层太阳电池技术将钙钛矿电池和硅底电池相结合，效率高，成本低，是目前最具潜力的光伏
之一。然而，钙钛矿/硅叠层太阳电池存在以下问题：(1)与全尺寸的硅电池不同，钙钛矿/硅叠层太阳电池尺寸较小、有效面积低，器件尺寸约为2.5×2.5cm，有效面积约1cm2；(2)钙钛矿薄膜通常采用反溶剂法制备，对作为衬底的硅片的光滑度要求较高，需要上表面完全光滑，不适合大面积全尺寸太阳能电池的制备。因此，需要研发一种光电转化效率高，对硅片光滑度要求低，全尺寸，成本低，工艺简单的钙钛矿薄膜的制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：叠层电池的典型结构中其界面处是平滑的，然而硅电池的典型结构中其表面不平滑，呈金字塔形状。钙钛矿/硅叠层太阳电池制备过程中，钙钛矿薄膜通常采用反溶剂法制备，对作为衬底的硅片的光滑度要求较高，需要上表面完全光滑，因此需要进行表面抛光处理。物理抛光法能够将硅片表面打磨至完全光滑，但硅片的表面损伤严重，且损伤分布不均匀，只有部分表面可用于制备叠层电池，成本高。化学抛光法包括酸抛或者碱抛，其中，硅片碱抛可以得到300nm以内粗糙度的相对光滑的表面，硅片表面是均匀无损伤或低损伤的。但钙钛矿的传统制备方法为反溶剂法，结晶速率较快，较适合平坦的基底，对于300nm以内表面粗糙度的基底，峰谷和峰顶的钙钛矿晶体大小不一
2、此外，反溶剂法会造成滴加反溶剂的中心和边缘的结晶速度不一致，膜厚不均匀，不适合大面积全尺寸太阳能电池的制备。
3、真空沉积法也是常用的钙钛矿薄膜制备方法，真空沉积法往往使用真空蒸镀设备(pvd)，真空下将组分沉积到基底上。使用pvd(真空蒸镀)设备需要持续保存真空，保持抽气，需要将干膜放置于顶部，下部是粉末，对粉末持续加热。持续抽气影响粉体的沉积，为了保证成膜均匀，需要保持旋转。此外，由于持续抽气，钙钛矿原料粉末会被抽入真空泵，造成钙钛矿薄膜组成的偏差和不可控，且抽入真空泵的钙钛矿原料粉末对设备损伤大。
4、因此，需要研发一种光电转化效率高，不需要对硅片进行物理抛光，适用于粗糙基底，适合全尺寸生产，成本低，工艺简单的钙钛矿薄膜的制备方法。
5、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种钙钛矿薄膜的制备方法，制备得到的钙钛矿薄膜晶体均匀，成膜质量高，光电转化效率高，不需要将单晶硅基底物理抛光，适用于粗糙基底，可以制备大面积的太阳能电池，设备成本低、操作方便。
6、本专利技术实施例的一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括：
7、(1)将pbbr2、pbi2、csi加入溶剂中，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液涂覆在基底上得到湿膜；
8、(2)将fai的粉体放置于所述湿膜旁；抽真空，停止抽真空后，加热，使所述fai的粉体气化，与所述湿膜反应，得到钙钛矿薄膜。
9、根据本专利技术实施例的钛矿薄膜的制备方法带来的优点和技术效果：1、本专利技术实施例的方法，钙钛矿薄膜的制备采用真空加热辅助法，首先，将pbbr2、pbi2和csi加入溶剂中，得到前驱体溶液，然后涂覆在基底上得到湿膜，将湿膜和fai粉末在同一空间真空条件下进行加热，fai的粉体气化与湿膜反应，得到覆盖于基板上的致密均匀的混相钙钛矿薄膜。2、本专利技术实施例的方法，湿膜在真空条件下加热与有机粉体反应，湿膜中溶剂的蒸发可以改变真空中的气氛，有利于有机粉体的蒸发，同时有助于气化的有机粉体和湿膜反应形成钙钛矿薄膜，成膜质量高，钙钛矿薄膜性能优异，例如，光电转化效率高。3、本专利技术实施例的方法，与传统的反溶剂法相比，真空加热辅助法结晶速度较慢，因此，制备得到的钙钛矿薄膜的晶体均匀，成膜质量高，且不需要将基底物理抛光，适用于粗糙基底，可以用于制备较大面积的太阳能电池，操作方便。与传统的真空沉积法相比，真空加热辅助法仅需要预抽真空，无需持续抽真空，fai的粉体在一定真空度的加热条件下，会自发的气化然后与湿膜反应，对真空设备的损伤更小。
10、在一些实施例中，所述pbbr2、pbi2和csi的摩尔比为0.225：0.775：0.22；所述csi和fai的摩尔比为1:4-1:20。
11、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述溶剂为dmf与dmso的混合溶剂。
12、在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述fai的粉体和所述湿膜放置于真空烘箱内的表面皿内；所述抽真空为抽真空至0.1-12kpa；所述加热的温度为50-200℃，所述加热的时间为20-60min。
13、在一些实施例中，所述步骤(1)中，将pbcl2和所述pbbr2、pbi2、csi加入溶剂中，得到前驱体溶液；所述步骤(2)中，将macl粉体与所述fai的粉体分别放置于所述湿膜旁。
14、在一些实施例中，所述pbbr2、pbi2、csi和pbcl2的摩尔比为0.225：0.775：0.22：0.02-0.06；所述pbcl2和macl的摩尔比为1:1-1:5。
15、本专利技术实施例还提供了一种钙钛矿薄膜，采用本专利技术实施例的方法制备得到。本专利技术实施例，采用真空加热辅助法制备的钙钛矿薄膜，晶体均匀，成膜质量高，且钙钛矿薄膜不需要将基底抛光，适用于粗糙基底，可以用于制备大面积的太阳能电池。
16、本专利技术实施例还提供了一种钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池，包括采用本专利技术实施例的钙钛矿薄膜作为钙钛矿吸光层。本专利技术实施例中，钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池中硅异质结底电池的结构都是单面化学抛光单面制绒的。本专利技术的钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池采用本专利技术实施例的钙钛矿薄膜的制备方法制备得到的钙钛矿薄膜作为钙钛矿吸光层，不需要将硅基底物理抛光，适用于粗糙基底的硅异质结底电池，可以用于制备较大面积的太阳能电池。本专利技术的钙钛矿薄膜为宽带隙的钙钛矿薄膜，宽带隙钙钛矿吸收短波段的光，窄带隙晶硅吸收长波段的光，本专利技术的钙钛矿薄膜适合用于钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池。本专利技术的钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池的光电转化效率高于24％。
17、在一些实施例中，硅异质结底电池上表面的粗糙度在300nm以内。
18、在一些实施例中，包括依次设置的硅异质结底电池，隧穿层ito，空穴传输层nio/ptaa，所述钙钛矿吸光层，包括lif修饰层和c60层的电子传输层，阻挡层sno2以及透明电极ito。
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1.一种钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
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，所述PbBr2、PbI2和CsI的摩尔比为0.225：0.775：0.22；所述CsI和FAI的摩尔比为1:4-1:20。
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，所述步骤(1)中，所述溶剂为DMF与DMSO的混合溶剂。
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，所述步骤(2)中，所述FAI的粉体和所述湿膜放置于真空烘箱内的表面皿内；所述抽真空为抽真空至0.1-12kPa；所述加热的温度为50-200℃，所述加热的时间为20-60min。
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，所述步骤(1)中，将PbCl2和所述PbBr2、PbI2、CsI加入溶剂中，得到前驱体溶液；所述步骤(2)中，将MACl粉体与所述FAI的粉体分别放置于所述湿膜旁。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述PbBr2、PbI2、CsI和PbCl2的摩尔比为0.225：
7.一种钙钛矿薄膜，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的方法制备得到。
8.一种钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池，其特征在于，包括采用权利要求7的钙钛矿薄膜作为钙钛矿吸光层。
9.根据权利要求8所述的钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池，其特征在于，硅异质结底电池上表面的粗糙度在300nm以内。
10.根据权利要求8所述的钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池，其特征在于，包括依次设置的硅异质结底电池，隧穿层ITO，空穴传输层NiO/PTAA，所述钙钛矿吸光层，包括LiF修饰层和C60层的电子传输层，阻挡层SnO2以及透明电极ITO。
...【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：
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，所述pbbr2、pbi2和csi的摩尔比为0.225：0.775：0.22；所述csi和fai的摩尔比为1:4-1:20。
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，所述步骤(1)中，所述溶剂为dmf与dmso的混合溶剂。
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，所述步骤(2)中，所述fai的粉体和所述湿膜放置于真空烘箱内的表面皿内；所述抽真空为抽真空至0.1-12kpa；所述加热的温度为50-200℃，所述加热的时间为20-60min。
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，所述步骤(1)中，将pbcl2和所述pbbr2、pbi2、csi加入溶剂中，得到前驱体溶液；所述步骤(2)中，将macl粉体与所述fai的粉体分别...
【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，墙子跃，王彩霞，吴瑶，赵晓霞，刘雨奇，董宁波，宗军，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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