【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于丝网印刷技术制备全无机钙钛矿薄膜及其太阳能电池的方法，制备过程需通入水气以辅助全无机钙钛矿结晶，最终获得高质量全无机钙钛矿薄膜的简单工艺，属于光电子材料与。
技术介绍
1、随着社会的不断发展，传统化石能源引起的环境问题越来越受到人们的关注，清洁能源的开发迫在眉睫。伴随着人类对清洁能源的需求不断提升,太阳能发电越来越受到人们的重视。迄今为止，大多数的太阳能电池都是由硅制成，因为这种材料非常善于吸收光线。然而，硅面板的制造成本却很昂贵，并且，晶体硅太阳能电池在制备的过程中，需要上千度的高温烧结而成，这不仅浪费了广大的财力与物力，而且不利于可持续性发展战略。
2、新型太阳能电池包括钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池和量子点太阳能电池等随之应运而生，其中，钙钛矿太阳电池因兼具成本低、制备简单、光电转换性能优异等特点在国际上倍受关注。因此，与现有成熟的晶硅太阳能电池技术相比极具优势，也为钙钛矿太阳能电池的商业化应用带来了乐观的前景。然而钙钛矿太阳能电池热稳定性差，限制了其商业应用。为了提高钙钛矿电池的热稳定性，科研人员提出了将钙钛矿组分中的有机部分用无机部分取代制备全无机钙钛矿的方法，从而改善了钙钛矿电池的热、湿度和空气稳定性。因此全无机钙钛矿太阳能电池成为其中一个重点研究方向。
3、光伏器件的生产制备过程，特别是全无机钙钛矿层的制备还存在设备协同难度大，产线搭建困难，生产环境要求高等问题亟需解决解决。为制备全无机钙钛矿薄膜引入丝网印刷技术可显著降低工艺复杂程度，有望推进全无
4、目前全无机cspbi3-xbrx钙钛矿太阳能电池大多是层状结构，从fto导电玻璃上依次堆叠电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和顶电极。其中对吸光层薄膜的制备主要有真空气相沉积法、纳米晶组装法、溶液法等。真空气相沉积法无法精准控制各组分化学计量比，而且难以定量引入添加剂。纳米晶组装法制备的钙钛矿层中存在过多绝缘配体，钙钛矿与功能层间导电性能一般。溶液法具有低成本、工艺简单、高效等优势，基于溶液法也开发出了众多制膜方式，如旋涂法、刮刀涂布法、喷墨打印法等。
5、基于溶液法最常见的旋涂法存在溶液利用率低，浪费严重，生产效率低，无法扩展至大面积器件等问题。刮刀涂布法制备钙钛矿工艺复杂，钙钛矿成膜质量一般，重复性差等问题。喷墨打印法设备维护难度大，制备成本高，且制膜速度慢。此外对于全介孔结构的全无机钙钛矿太阳能电池所使用的滴定渗透法还有耗时长，器件生产效率低等问题。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：为应对面向商业化过程中，全无机cspbi3-xbrx钙钛矿薄膜生产环境要求高、工艺流程复杂、生产成本过高等问题，我们提出使用丝网印刷工艺制备全无机钙钛矿薄膜，在大幅缩减物料成本，提升生产效率的同时获得高结晶质量的cspbi3-xbrx钙钛矿薄膜和高效器件。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是：一种基于丝网印刷技术的全无机钙钛矿薄膜印刷工艺，包括基于该工艺制备全无机钙钛矿光伏器件。一种丝网印刷法制备全无机cspbi3-xbrx钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法，包括以下步骤：
3、(1)将碘化铯，碘化铅以及溴化铅按摩尔比，溶于醋酸甲胺maac溶剂中，在100℃以上温度下加热搅拌溶解1-4小时，配制成新的全无机钙钛矿前驱液溶液；
4、(2)在清洗并且处理过的fto透明导电玻璃片上旋涂沉积电子传输材料；
5、(3)将配制好的钙钛矿前驱体溶液通过丝网印刷机沉积在有电子传输层的fto导电基板上，之后控制通水气的速度在20ml/min-100ml/min以辅助全无机钙钛矿中间相的形成，后经过100-160℃2-10分钟,200-350℃2-10分钟的梯度退火，得到平整致密的cspbi3-xbrx钙钛矿薄膜；
6、(4)在钙钛矿层旋涂空穴传输层；
7、(5)在空穴传输层上真空蒸镀界面修饰层和金属电极。
8、优选的，全无机钙钛矿薄膜的沉积方法为丝网印刷技术。
9、优选的，所述的步骤(2)中透明导电fto玻璃上的电子传输层为sno2，具体步骤为如下：
10、(1)旋涂条件为4000转旋涂30秒，
11、(2)旋涂完在150℃退火30分钟。
12、优选的，所述的步骤(3)全无机钙钛矿薄膜采用丝网印刷技术在大气环境中制备及退火等后处理的方式，具体步骤如下：
13、(1)丝网印刷工艺条件为使用100至400目规格的网版，印刷间距0.1mm至3mm，印刷速度1cm/s至35cm/s，印刷压力0.1mpa至1mpa，溶液浓度为0.01mmol/ml至3mmol/ml。
14、(2)印刷完以20ml/min至100ml/min的流速通入水气以辅助全无机钙钛矿中间相的形成。
15、(3)退火条件为100-160℃1-10分钟,200-350℃2-10分钟的梯度退火工艺。
16、优选的，所述的步骤(4)中旋涂沉积的空穴传输层为spiro-ometad；具体步骤如下：
17、(1)将73.2mg的spiro-ometad溶解在1ml的氯苯中；
18、(2)将520mg的双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶解在1ml的乙腈溶液中。
19、(3)将tbp溶液添加28.8μl到spiro-ometad溶液中；
20、(4)将锂盐溶液添加17.6μl到spiro-ometad溶液中；
21、(5)将混合溶液常温搅拌2小时；
22、(6)旋涂条件为3000转30s。
23、优选的，所述的步骤(5)中界面修饰层为moo3，金属电极为ag；具体步骤为：
24、(1)moo3蒸镀在空穴传输层上，厚度为5nm；
25、(2)金属ag电极厚度为100nm。
26、优选的，包括以下步骤：
27、步骤(1)将刻蚀好的fto导电玻璃依次在乙醇、超纯水加清洗剂、超纯水、乙醇中各超声15分钟；氮气吹干后得到洁净的fto基底保存至电子干燥柜中；
28、步骤(2)将碘化铯，碘化铅以及溴化铅按摩尔比2:1:1称取67.84mg碘化铯、59.87mg碘化铅和47.66mg溴化铅溶于1ml醋酸甲胺(maac)离子液体溶剂中，并在100℃温度搅拌1小时至完全溶解，制备成钙钛矿前驱体溶液；
29、步骤(3)将73.2mg的spiro-ometad溶解在1ml的氯苯中；将520mg的双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶解在1ml的乙腈溶液中；将tbp溶液28.8μl添加到spiro-ometad溶液中，将锂盐溶液17.6μl添加到spiro-ometad溶液中；将混合溶液常温搅拌2小时；旋涂条件为3000转30秒；
30、步骤(4)取电子传输材料sno2 40μl滴到步骤(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种丝网印刷法制备全无机CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备全无机CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜及其高效的钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于：全无机钙钛矿薄膜的沉积方法为丝网印刷技术。
3.根据权利要求1所述的制备全无机CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中透明导电FTO玻璃上的电子传输层为SnO2，具体步骤为如下：
4.根据权利要求1所述的制备全无机CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于：所述的步骤(3)全无机钙钛矿薄膜采用丝网印刷技术在大气环境中制备及退火等后处理的方式，具体步骤如下：
5.根据权利要求1所述的制备全无机CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中旋涂沉积的空穴传输层为Spiro-OMeTAD；具体步骤如下：
6.根据权利要求1所述的制备全无机CsPbI3-xBrx钙钛矿薄
7.根据权利要求1所述的制备全无机CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于：包括以下步骤：
8.根据权利要求1-7任一所述方法制备的丝网印刷全无机钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法。
9.根据权利要求8所述制备全无机CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法在光电领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种丝网印刷法制备全无机cspbi3-xbrx钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备全无机cspbi3-xbrx钙钛矿薄膜及其高效的钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于：全无机钙钛矿薄膜的沉积方法为丝网印刷技术。
3.根据权利要求1所述的制备全无机cspbi3-xbrx钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中透明导电fto玻璃上的电子传输层为sno2，具体步骤为如下：
4.根据权利要求1所述的制备全无机cspbi3-xbrx钙钛矿薄膜及其高效钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于：所述的步骤(3)全无机钙钛矿薄膜采用丝网印刷技术在大气环境中制备及退火等后处理的方式，具体步骤如下：
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩虎忱，陈永华，陈畅顺，夏英东，黄维，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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