【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏材料与器件，具体涉及通过lewis碱调控锡基钙钛矿结晶及光伏器件制备方法。
技术介绍
1、近年来，卤化物钙钛矿太阳能电池以其优异的光伏性能和低廉的制备成本，成为光伏器件领域的研究热点。然而，水溶性铅离子的毒性问题制约卤化铅钙钛矿太阳能电池实现产业化发展，发展无铅钙钛矿材料替代铅基钙钛矿成为重要趋势。锡基钙钛矿因其低毒性、合适的光学带隙和高载流子迁移率，被认为是理想的无铅光伏材料。但是与铅基钙钛矿相比，锡基钙钛矿材料中二价锡具有低的溶解性和高的lewis酸性，使其在成膜过程中结晶速率快、形成薄膜质量差，制约其器件性能的提升。
2、钙钛矿薄膜的结晶过程通常包括成核和晶体生长，这两个过程对薄膜的结晶度、致密度和缺陷密度起着重要作用。合理调节钙钛矿前驱体溶液的过饱和度有利于控制初始成核过程和随后的晶体生长，除了成核外，控制晶体生长也是优化锡钙钛矿薄膜的重要因素。然而，目前锡基钙钛矿仍然面临由结晶速率快导致的成核、生长过程耦合严重的问题，结晶时间窗口过窄致使结晶难以调控，制备高质量锡基钙钛矿薄膜仍面临巨大挑战。因此，如何调控锡基钙钛矿成核及生长速率、拓宽时间窗口，以增强钙钛矿结晶可控性，对制备高质量锡基钙钛矿薄膜并发展高效稳定的锡基钙钛矿太阳能光伏器件具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种通过lewis碱调控锡基钙钛矿结晶及光伏器件制备方法，解决目前锡基钙钛矿结晶速率快的问题，有效提升锡基钙钛矿太阳能光伏器件的性能。
2、具体
3、步骤1：在锡基钙钛矿前驱体溶液中添加lewis碱——尿素，改变前驱体溶液中核团簇颗粒大小及均匀性，调控钙钛矿的结晶速率；
4、步骤2：将步骤1所得的锡基钙钛矿前驱体溶液旋涂在空穴传输层上，旋涂过程中滴加反溶剂提高成膜质量，旋涂结束后立即退火得到锡基钙钛矿薄膜。
5、作为本专利技术的进一步说明，步骤1中所述锡基钙钛矿前驱体溶液的制备过程包括：
6、分别称取碘化亚锡sni2、甲脒氢碘酸盐fai、苯乙胺氢溴酸盐peabr、乙胺氢溴酸盐eabr、氟化亚锡snf2，将上述原料溶于混合有机溶剂中，搅拌制得所述锡基钙钛矿前驱体溶液。
7、作为本专利技术的进一步说明，所述碘化亚锡sni2、所述甲脒氢碘酸盐fai、所述苯乙胺氢溴酸盐peabr、所述乙胺氢溴酸盐eabr、所述氟化亚锡snf2的摩尔比为1:0.85:0.15:0.05:0.1，其中，所述碘化亚锡sni2在锡基钙钛矿前驱体溶液中的浓度为0.8mmol/ml。
8、作为本专利技术的进一步说明，步骤1中，所述混合有机溶剂为二甲基亚砜和n，n-二甲基甲酰胺的混合溶剂，其中，所述二甲基亚砜和所述n，n-二甲基甲酰胺的体积比为1:4。
9、作为本专利技术的进一步说明，步骤1中，所述锡基钙钛矿前驱体中尿素的添加量为2mg-10mg/ml。
10、作为本专利技术的进一步说明，步骤2中，旋涂工艺为：将步骤1所得的锡基钙钛矿前驱体溶液滴加在空穴传输层上，先以1000rpm/min的速率旋涂10s，再以5000rpm/min的速率旋涂30s，在旋涂开始后18-20 s滴加0.6 ml甲苯反溶剂。
11、作为本专利技术的进一步说明，步骤2中，退火工艺为：在70℃退火10min，随后自然冷却。
12、本专利技术第二方面提供一种光伏器件，包括顺次沉积的空穴传输层、上述中任一项所述的方法得到的钙钛矿薄膜、电子传输层、缓冲层和金属电极。
13、本专利技术第三方面提供一种光伏器件的制备方法，包括以下步骤：
14、步骤1：将ito导电基底置于氧气等离子体发生器中处理10-20min，在所述导电基底上旋涂pedot:pss溶液，在空气中140℃退火15-20min得到空穴传输层；
15、步骤2：将所述空穴传输层转入氮气氛围手套箱，依照权利要求1-7中任一项所述的方法制备锡基钙钛矿薄膜，得到钙钛矿光吸收层；
16、步骤3：将20 mg/ml [6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯pcbm的氯苯溶液滴加到所述钙钛矿光吸收层上，以每分钟1000-1500rpm/min旋涂30s，之后70℃退火10-20min，制得电子传输层；在所述电子传输层上旋涂0.5-1mg/ml的浴铜灵bcp溶液，制得缓冲层；
17、步骤4：在所述缓冲层上使用真空蒸镀仪蒸镀80-100 nm金属电极ag，得到最终的光伏器件。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
19、本专利技术方法通过在钙钛矿前驱体溶液中添加一种简单的lewis碱——尿素同时调节锡基钙钛矿薄膜成核和晶体生长过程。尿素分子结构中的羰基与锡基钙钛矿组分中的碘化亚锡（sni2）相互作用有利于在前驱体溶液中形成更大更均匀的胶体团簇，从而加速成核过程、延缓晶体生长过程。所制备的锡基钙钛矿薄膜表面平整致密，晶粒均匀，结晶性更好。使用通过lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法制备的光伏器件的光电转换效率从10.42%显著提升至14.22%。此外，器件的稳定性也得到显著提升，未封装的器件在氮气氛围中放置2184h后仍能保持初始效率的88.7%。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种通过Lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的通过Lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法，其特征在于，步骤1中所述锡基钙钛矿前驱体溶液的制备过程包括：
3.根据权利要求2所述的通过Lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法，其特征在于，所述碘化亚锡SnI2、所述甲脒氢碘酸盐FAI、所述苯乙胺氢溴酸盐PEABr、所述乙胺氢溴酸盐EABr、所述氟化亚锡SnF2的摩尔比为1:0.85:0.15:0.05:0.1，其中，所述碘化亚锡SnI2在锡基钙钛矿前驱体溶液中的浓度为0.8mmol/mL。
4.根据权利要求2所述的通过Lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法，其特征在于，步骤1中，所述混合有机溶剂为二甲基亚砜和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶剂，其中，所述二甲基亚砜和所述N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1:4。
5.根据权利要求1所述的通过Lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法，其特征在于，步骤1中，所述锡基钙钛矿前驱体中尿素的添加量为2mg-10mg/mL。
6.根据权利要求1所述的通过
7.根据权利要求1所述的通过Lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法，其特征在于，步骤2中，退火工艺为：在70℃退火10min，随后自然冷却。
8.一种光伏器件，其特征在于，包括顺次沉积的空穴传输层、权利要求1-7中任一项所述的方法得到的钙钛矿薄膜、电子传输层、缓冲层和金属电极。
9.一种光伏器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种通过lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的通过lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法，其特征在于，步骤1中所述锡基钙钛矿前驱体溶液的制备过程包括：
3.根据权利要求2所述的通过lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法，其特征在于，所述碘化亚锡sni2、所述甲脒氢碘酸盐fai、所述苯乙胺氢溴酸盐peabr、所述乙胺氢溴酸盐eabr、所述氟化亚锡snf2的摩尔比为1:0.85:0.15:0.05:0.1，其中，所述碘化亚锡sni2在锡基钙钛矿前驱体溶液中的浓度为0.8mmol/ml。
4.根据权利要求2所述的通过lewis碱调控锡基钙钛矿结晶的方法，其特征在于，步骤1中，所述混合有机溶剂为二甲基亚砜和n，n-二甲基甲酰胺的混合溶剂，其中，所述二甲基亚砜和所述n，n-二甲基甲酰胺的体积比为1:4。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昆，陈雅利，佟宇，康自勇，杨锋，王洪强，
申请(专利权)人：西北工业大学，
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。