【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钙钛矿电池，具体涉及一种2d钙钛矿层的制备方法、钙钛矿太阳能电池及钙钛矿晶硅叠层电池。
技术介绍
1、钙钛矿及钙钛矿晶硅叠层太阳能电池由发展迅速，成为太阳能光伏领域的研究热点之一。钙钛矿由于因其卓越的光电特性而成为最有前途的光伏技术，包括延长的光吸收、长载流子扩散长度、大载流子迁移率、低温溶液加工性和高缺陷耐受性，单结钙钛矿的效率已经提升至26.1％。叠层太阳能电池是指不同光学带隙的电池进行堆叠，宽带隙电池作为顶电池吸收较高能量光子，窄带隙电池作为底电池吸收较低能量光子，实现子电池对太阳光谱分段利用，提高太阳能利用率和电池光电转换效率。随着电池结构和制备工艺的优化，叠层电池的光电转换效率快速提升，单片钙钛矿/晶硅叠层电池的效率已达到33.9％。
2、然而，钙钛矿功能层的稳定性及其界面缺陷等问题影响着钙钛矿及其叠层电池的商业化应用。由于晶硅电池的生产工艺已经非常成熟,高效、长期稳定的钙钛矿太阳能电池制备技术就成了目前制约钙钛矿/钙钛矿晶硅叠层太阳能电池效率及稳定性的主要瓶颈，钙钛矿层及其相关界面是缺陷存在的主要位置，这些缺陷的存在会导致严重的电荷复合和材料降解，严重影响器件的稳定性；同时钙钛矿及其相关界面的电荷萃取和传输能力也同样影响叠层器件的整体性能。
3、最近2d钙钛矿已被证明比其3d对应物具有更好的热和湿度稳定性。由于2d钙钛矿结构中包含疏水有机阳离子和较大的形成能，这些2d钙钛矿可以抑制离子迁移并最大限度地减少缺陷态。2d钙钛矿做为一种新型钙钛矿被广泛应用在单结钙钛矿太阳能电池中，其具
4、使用2d钙钛矿的表面钝化方法可分为四种一般方法:溶液处理、浸入处理、机械压印。目前，在单结钙钛矿器件当中，溶液法所制备的2d层通过旋涂阳离子与钙钛矿表面析出的碘化铅进行反应，制备出2d层，但该方法制备工艺要求较高，需要热旋涂预结晶，这种方法制备出的2d钙钛矿分布不均匀，无法覆盖3d钙钛矿表面形成保护层且钙钛矿表面的碘化铅不能够完全转化，残余的碘化铅严重影响钙钛矿的稳定性。为了提升2d钙钛矿制备工艺的稳定性与钝化效果，学者们试图通过a′盐蒸汽或者溶液浸泡，在短时间内也形成离散的2d钙钛矿分布，而长时间处理形成的2d膜过厚影响电池性能(nano letters 2020,20(2),1296-1304)也有通过将纯2d钙钛矿在60mpa下静压在3d钙钛矿表面生长全覆盖的2d钙钛矿薄膜，但该工艺复杂，非常容易破坏3d钙钛矿薄膜，且不易大面积生长。(the journalofphysical chemistry letters 2021,12(13),3312-3320.)
5、目前，这些在3d钙钛矿表面原位生长形成层状2d/3d异质结的方法包括溶液法、浸泡法、固相法等都存在制备工艺不稳定、碘化铅不完全转化、覆盖性差等问题。此外，在陷光结构的底电池-钙钛矿叠层器件当中，由于底电池的绒面结构，导致现有的制备方法不能够在绒面钙钛矿表面更好的生长2d钙钛矿层，会严重影响2d钙钛矿的覆盖率、晶体质量度，且制备出的2d钙钛矿覆盖性差，工艺稳定性差、厚度不可控等。很容易出现裸露区或者只覆盖在晶界附近的现象，而2d层的覆盖率、晶体质量等会大大影响2d/3d异质结的钝化效果、载流抽取效果等，不利于钙钛矿、钙钛矿叠层器件性能的提升。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种2d钙钛矿层的制备方法、钙钛矿太阳能电池及钙钛矿晶硅叠层电池，通过原位生长出高覆盖率、碘化铅完全转化的2d钙钛矿，用于高效稳定叠层器件当中，其能够实现良好的钝化效果与2d/3d钙钛矿异质结效果，进一步改善叠层器件的稳定性与效率。
2、为达到上述目的，本专利技术提供一种2d钙钛矿层的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
3、s1、采用热蒸镀方法制备基底层；
4、s2、在步骤s1制得的基底层上旋涂有机阳离子溶液，经过退火结晶处理后得到2d钙钛矿层。
5、本专利技术的核心是通过碘化铅蒸镀-旋涂两步生长法在钙钛矿层表面制备出覆盖性好、晶相能够精准控制、重复性好的2d钙钛矿层，用于晶硅叠层太阳能电池器件当中，其中第一步通过热蒸镀方法制备出碘化铅层作为基底层用于辅助2d钙钛矿的均匀生长。
6、作为优选，所述步骤s1中，基底层的材料为碘化铅，且所述基底层的厚度为2-20nm。本专利技术采用上述上述厚度的碘化铅层，有助于后续的2d钙钛矿生长，一方面匹配电荷传输能力，一方面能够充分得实现钝化效果。
7、作为优选，所述步骤s1中，热蒸镀的具体参数如下：蒸发源为碘化铅粉末，压力为1*10-2～5*10-4torr，速率为＜本专利技术采用上述热蒸镀的参数，能够使碘化铅层更加均匀，避免局部的聚集，有利于2d层后续的生长
8、作为优选，所述步骤s2中，有机阳离子溶液选自bai、babr、peai、fai中的一种。
9、作为优选，所述步骤s2中，退火结晶处理的具体参数如下：温度为80-150℃，时间为5-30min。
10、本专利技术的第二个目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池，包括从下到上依次设置的ito基底层、电子传输层、3d钙钛矿层、2d钙钛矿层、空穴传输层和金属电极，所述2d钙钛矿层由上述制备方法制得。
11、作为优选，所述电子传输层通过如下制备方法制得：在ito基底上先用500rpm的低转速将sno2铺展开，然后用1200rpm的转速甩出多余的sno2溶液，之后在150℃下退火30min。
12、作为优选，所述3d钙钛矿层的材料为fa0.82cs0.13ma0.05pb(i0.80br0.20)3，通过如下制备方法制得：按照fa0.82cs0.13ma0.05pb(i0.80br0.20)3的组成配制原料，与溶剂混合后得到前驱液，用5000rpm将前驱液铺展开后进行反萃取，然后在150℃下进行退火15min后得到。
13、本专利技术的第三个目的在于提供一种钙钛矿晶硅叠层电池，包括从下到上依次设置的晶硅底电池层、电子传输层、3d钙钛矿层、2d钙钛矿层、空穴传输层、透明导电层和金属电极，所述2d钙钛矿层由上述制备方法制得。
14、作为优选，所述电子传输层通过如下制备方法制得：在ito基底上先用500rpm的低转速将sno2铺展开，然后用1200rpm的转速甩出多余的sno2溶液，之后在150℃下退火30min。
15、作为优选，所述3d钙钛矿层的材料为fa0.82cs0.13ma0.05pb(i0.80br0.20)3，通过如下制备方法制得：按照fa0.82cs0.13ma0.05pb(i0本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种2D钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的2D钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，基底层的材料为碘化铅，且所述基底层的厚度为2-20nm。
3.如权利要求1所述的2D钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，热蒸镀的具体参数如下：蒸发源为碘化铅粉末，压力为1*10-2～5*10-4torr，
4.如权利要求1所述的2D钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，有机阳离子溶液选自BAI、BABr、PEAI、FAI中的一种，且所述有机阳离子溶液的浓度为0.1-10mg/ml。
5.如权利要求1所述的2D钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，旋涂的速度为500-8000r/s。
6.如权利要求1所述的2D钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，退火结晶处理的具体参数如下：温度为80-150℃，时间为5-30min。
7.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括从下到上依次设置的ITO基底层、电子传输层、3D钙钛矿层、2D
8.如权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层通过如下制备方法制得：在ITO基底上先用500rpm的低转速将SnO2铺展开，然后用1200rpm的转速甩出多余的SnO2溶液，之后在150℃下退火30min；和/或，
9.一种钙钛矿晶硅叠层电池，其特征在于，包括从下到上依次设置的晶硅底电池层、电子传输层、3D钙钛矿层、2D钙钛矿层、空穴传输层、透明导电层和金属电极，所述2D钙钛矿层由权利要求1-6任一制备方法制得。
10.如权利要求9所述的钙钛矿晶硅叠层电池，其特征在于，所述电子传输层通过如下制备方法制得：在ITO基底上先用500rpm的低转速将SnO2铺展开，然后用1200rpm的转速甩出多余的SnO2溶液，之后在150℃下退火30min；和/或，
...【技术特征摘要】
1.一种2d钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的2d钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，基底层的材料为碘化铅，且所述基底层的厚度为2-20nm。
3.如权利要求1所述的2d钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，热蒸镀的具体参数如下：蒸发源为碘化铅粉末，压力为1*10-2～5*10-4torr，
4.如权利要求1所述的2d钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，有机阳离子溶液选自bai、babr、peai、fai中的一种，且所述有机阳离子溶液的浓度为0.1-10mg/ml。
5.如权利要求1所述的2d钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，旋涂的速度为500-8000r/s。
6.如权利要求1所述的2d钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，退火结晶处理的具体参数如下：温度为80-150℃，时间为5-30min。
7.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张莉萍，叶继春，杨伟创，盛江，杨熹，应智琴，江盛国，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。