【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏，特别是涉及钙钛矿薄膜及其制备方法、太阳能电池、用电设备及应用。
技术介绍
1、钙钛矿型卤化物太阳能电池是光电转化效率较高的太阳能电池之一。有关钙钛矿型有机金属卤化物太阳能电池的研究工作中展现出的转化效率的增长速度显著高于染料敏化和铜铟镓硒薄膜太阳能电池，而且还具有较高的理论效率，因而备受市场关注。然而，其制备方法尚不成熟、性能稳定性欠佳，或者需要极高的生产成本，尚不能满足市场所需的规模化生产的要求。
技术实现思路
1、基于此，本申请的目的包括提供一种具有较好的取向和较低的缺陷的钙钛矿薄膜及其制备方法，该钙钛矿吸光材料的荧光量子产率较高且开路电压损失较低，有利于改善太阳能电池的光电转化效率。还提供一种太阳能电池、用电设备及应用。
2、本申请的第一方面，提供一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：
3、将钙钛矿前驱体成分、结晶调控成分和溶剂混合，制备钙钛矿前驱体溶液；其中，所述钙钛矿前驱体成分由摩尔比为（1+u）：（1+v）：（3+w）的a成分、b成分和x成分组成，-0.3≤u≤0.3，-0.1≤v≤0.1，-0.5≤w≤0.5，所述a成分为铯离子、甲脒离子和甲胺离子中的一种或多种，所述b成分为二价铅离子，所述x成分为氯离子、碘离子和溴离子中的一种或多种；所述结晶调控成分包括甲胺离子和氯离子；提供所述b成分的原料至少包括氯化铅；
4、对所述钙钛矿前驱体溶液进行涂布而获得涂覆液，将所述涂覆液于80℃～120℃下干燥，制备得到所述钙钛
5、在一些实施方式中，所述的制备方法中，所述钙钛矿前驱体溶液中的铯离子、甲脒离子、甲胺离子、铅离子、氯离子、碘离子和溴离子的摩尔比为（0.05～0.2）：（0.2～0.8）：（0.2～0.95）：（0.8～1.2）：（0.2～0.6）：（0.45～0.75）：（2.5～2.6），至少一部分铅离子和氯离子来源于氯化铅原料。
6、在一些实施方式中，所述的制备方法，其满足如下条件中的一个或多个：
7、所述钙钛矿前驱体溶液中的铯离子、甲脒离子、甲胺离子、铅离子、氯离子、碘离子和溴离子的摩尔比为（0.05～0.2）：（0.2～0.8）：（0.2～0.95）：1：（0.2～0.6）：（0.45～0.75）：2.55；
8、所述钙钛矿前驱体成分由摩尔比为1：1：3的a成分、b成分和x成分组成；
9、所述结晶调控成分中的甲胺离子和氯离子的摩尔比为（0.5～1.2）：1。
10、在一些实施方式中，所述的制备方法中，在所述钙钛矿前驱体溶液中，钙钛矿前驱体成分满足csxfayma1-x-ypb(izbr1-z)3，其中，0.01≤x≤0.35，0.2≤y≤0.8，0.75≤z≤0.85；
11、在所述钙钛矿前驱体溶液中，结晶调控成分中的甲胺离子与所述钙钛矿前驱体成分中的甲胺离子的摩尔比为（2～3）：1。
12、在一些实施方式中，所述的制备方法中，对所述钙钛矿前驱体溶液进行涂布而获得涂覆液，将所述涂覆液于80℃～120℃下干燥，制备得到所述钙钛矿薄膜的步骤中，采用反溶剂法或刮涂法；
13、采用反溶剂法制备形成所述钙钛矿薄膜的方法，包括以下步骤：
14、将所述钙钛矿前驱体溶液涂布于衬底表面、滴加反溶剂；其中所述反溶剂选自苯甲醚、氯苯、异丙醇和乙醚中的一种或多种；
15、对涂布有所述钙钛矿前驱体溶液和所述反溶剂的衬底于90℃～110℃进行退火处理，获得所述钙钛矿薄膜。
16、在一些实施方式中，所述的制备方法中，其满足如下条件中的一个或多个：
17、在将所述钙钛矿前驱体溶液涂布于衬底表面、滴加反溶剂的过程中，保持衬底以2000 rpm～6000 rpm的速度旋转；
18、所述退火处理的时间为20min～50min。
19、本申请的第二方面，提供一种钙钛矿薄膜，采用第一方面所述的制备方法制备得到，所述钙钛矿薄膜的化学式为csxfayma1-x-ypb(izbr1-z)3，其中，0.01≤x≤0.35，0.2≤y≤0.8，0.75≤z≤0.85；
20、所述钙钛矿薄膜的x射线衍射图谱中包含2θ位于14°～14.2°和28.2°～28.5°的衍射峰，分别对应于（100）晶面和（110）晶面。
21、在一些实施方式中，所述的钙钛矿薄膜，其满足如下条件中的一个或多个：
22、所述钙钛矿薄膜中铯离子与甲脒离子的摩尔比为1：（4～16）；
23、所述钙钛矿薄膜中碘离子与溴离子的摩尔比为（2～5）：1；
24、所述钙钛矿薄膜的带隙宽度为1.65ev～1.68ev。
25、在一些实施方式中，所述的钙钛矿薄膜，其满足如下条件中的一个或多个：
26、所述钙钛矿薄膜的表面晶粒的平均粒径为0.4μm～0.5μm；
27、所述钙钛矿薄膜的厚度为500μm～1000μm。
28、本申请的第三方面，提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括依次层叠设置的透明支撑层、第一电极层、电子传输层、光敏层、空穴传输层和第二电极层；
29、所述光敏层包括第一方面所述的制备方法制备得到的钙钛矿薄膜或第二方面所述的钙钛矿薄膜。
30、本申请的第四方面，提供一种用电设备，包括第三方面所述的太阳能电池。
31、本申请的第五方面，提供一种第一方面所述的制备方法制备得到的钙钛矿薄膜或第二方面所述的钙钛矿薄膜或第三方面所述的太阳能电池在光伏发电中的应用。
32、本申请中提供的钙钛矿薄膜的制备方法采用包含甲胺离子和氯离子的结晶调控成分，pbcl2在钙钛矿前驱体溶液旋涂和滴加反溶剂过程中可以进入到铅卤八面体晶格形成含cl的中间相，在退火过程中，因为cl离子在晶格中不稳定且ma在晶格中的稳定性较低，过量的macl在退火的蒸发过程中离开晶格、br离子补充到空缺的位点，实现调控退火过程中薄膜的结晶过程，制得的钙钛矿薄膜具有较好的取向、较低的缺陷，该钙钛矿薄膜的荧光量子产率较高且开路电压损失较低，具有更高光电转化效率。
33、本申请中提供的钙钛矿薄膜中的钙钛矿结构的a位为铯、甲脒和甲胺、b位为铅、x位为碘和溴，通过合理调整钙钛矿结构的组成获得带隙宽度较高的钙钛矿薄膜，从而改善光电转化效率。
34、本申请中提供的太阳能电池具有较低的填充因子、较高的开路电压和较高的光电转换效率。
35、本申请中提供的用电设备可以以较高的效率利用光能。
36、本申请中提供的钙钛矿薄膜或太阳能电池具有较高的光转化效率，在光伏发电中可以较好地利用光能。
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1.一种钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液中的铯离子、甲脒离子、甲胺离子、铅离子、氯离子、碘离子和溴离子的摩尔比为（0.05～0.2）：（0.2～0.8）：（0.2～0.95）：（0.8～1.2）：（0.2～0.6）：（0.45～0.75）：（2.5～2.6），至少一部分铅离子和氯离子来源于氯化铅原料。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，满足如下条件中的一个或多个：
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述钙钛矿前驱体溶液中，所述钙钛矿前驱体成分满足CsxFAyMA1-x-yPb(IzBr1-z)3，其中，0.01≤x≤0.35，0.2≤yy≤0.8，0.75≤z≤0.85；
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，对所述钙钛矿前驱体溶液进行涂布而获得涂覆液，将所述涂覆液于80℃～120℃下干燥，制备得到所述钙钛矿薄膜的步骤中，采用反溶剂法或刮涂法；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，满
7.一种钙钛矿薄膜，其特征在于，采用权利要求1～6任一项中所述的制备方法制备得到，所述钙钛矿薄膜的化学式为CsxFAyMA1-x-yPb(IzBr1-z)3，其中，0.01≤x≤0.35，0.2≤y≤0.8，0.75≤z≤0.85；
8.根据权利要求7所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，满足如下条件中的一个或多个：
9.根据权利要求7所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，满足如下条件中的一个或多个：
10.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括依次层叠设置的透明支撑层、第一电极层、电子传输层、光敏层、空穴传输层和第二电极层；
11.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求10所述的太阳能电池。
12.一种权利要求1～6任一项中所述的制备方法制备得到的钙钛矿薄膜或权利要求7～9任一项中所述的钙钛矿薄膜或权利要求10所述的太阳能电池在光伏发电中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液中的铯离子、甲脒离子、甲胺离子、铅离子、氯离子、碘离子和溴离子的摩尔比为（0.05～0.2）：（0.2～0.8）：（0.2～0.95）：（0.8～1.2）：（0.2～0.6）：（0.45～0.75）：（2.5～2.6），至少一部分铅离子和氯离子来源于氯化铅原料。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，满足如下条件中的一个或多个：
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述钙钛矿前驱体溶液中，所述钙钛矿前驱体成分满足csxfayma1-x-ypb(izbr1-z)3，其中，0.01≤x≤0.35，0.2≤yy≤0.8，0.75≤z≤0.85；
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，对所述钙钛矿前驱体溶液进行涂布而获得涂覆液，将所述涂覆液于80℃～120℃下干燥，制备得到所述钙钛矿薄膜的步骤中，采用反溶剂法...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭海仁，夏锐，储子敬，李红江，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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