【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开涉及钙钛矿太阳能电池的，涉及一种具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池以其高光电转换效率、低成本制备工艺和良好的可扩展性，被视为下一代光伏技术的核心代表。特别是p-i-n型（倒置结构）钙钛矿太阳能电池凭借其低温加工、优异的界面稳定性和适配大面积制备的特性，在商业化应用中表现出较大潜力。然而，如何实现大面积基底上的均匀涂覆，仍是当前面临的主要技术挑战。
2、空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中扮演着关键角色，其质量直接影响薄膜的均匀性和器件的最终性能。传统的聚三芳胺（ptaa）空穴传输材料因其良好的空穴提取能力和化学稳定性被广泛应用，但其疏水性导致在大面积基底上的涂覆均匀性不足，限制了器件性能的提升。为解决这些问题，近年来发展了以咔唑磷酸（pacz）为基础的小分子自组装单分子层（sams）。这些sam材料通过其磷酸基团与透明导电氧化物（tco）表面形成化学键，在界面钝化和空穴提取方面表现出良好效果。然而，sam材料在大面积涂覆中的以下问题仍然亟待解决：膜层厚度和均匀性受限，尤其在基底表面粗糙度较大时，易出现不完全覆盖的情况；小分子sam的多层堆叠效应增加了界面电阻，进而降低了器件的光电性能，且光热稳定性受限；在刮涂或狭缝涂布等规模化工艺中，膜层质量容易受到环境条件（如湿度和温度）的影响。
3、为解决上述问题，研究者开发了聚合物型空穴传输材料poly-4pacz。poly-4pacz通过咔唑磷酸单体聚合制得，这种方法在小面积实验中实现了均匀的成膜，并展现出高效
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提供了一种具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，通过优化溶剂体系、采用狭缝涂布工艺以及引入真空成膜技术，在大面积基底上实现单层膜均匀涂覆。
2、根据本申请的一方面，提供了一种具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，所述具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池适用于设置在外部基底上，包括以下步骤：步骤一：在基底上沉积透明的导电衬底，然后在导电衬底上制备空穴传输层；步骤二：在空穴传输层上，形成聚合物自组装单层，且聚合物自组装单层的前驱体溶液的溶质为poly-4pacz，溶剂包括乙醇和二甲基亚砜；步骤三：在聚合物自组装单层上进行钙钛矿前驱体材料的涂布，形成钙钛矿光吸收层；步骤四：在钙钛矿光吸收层上沉积电子传输材料，形成电子传输层；步骤五：在电子传输层上沉积背电极。
3、根据本申请的一方面，poly-4pacz通过磁力搅拌的方式溶解于乙醇和二甲基亚砜的混合溶剂中，形成聚合物溶液。
4、根据本申请的一方面，所述乙醇和二甲基亚砜的体积比为0.5:1或 0.8:或 1:1或1.5:1。
5、根据本申请的一方面，将聚合物溶液通过狭缝涂布沉积在空穴传输层上，进行真空成膜40秒，并以100℃退火10分钟，形成聚合物自组装单层膜。
6、根据本申请的一方面，所述狭缝涂布的速度为20 mm/s。
7、根据本申请的一方面，基底为玻璃基底，在玻璃基底上沉积氧化铟锡薄膜和掺氟氧化锡薄膜的其中一种，形成透明导电衬底；在导电衬底上通过旋涂或磁控溅射法沉积氧化镍薄膜，形成空穴传输层。
8、根据本申请的一方面，钙钛矿光吸收层的前驱体溶液为ax和bx2的溶液，钙钛矿前驱体溶液的溶剂为二甲基酰胺和二甲基亚砜；其中，a位为铯、铷、钾、胺基、脒基或者碱族中的任一阳离子构成；b位为铅、锡、钨、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铑、钯、银、镉、铟、锑、锇、铱、铂、金、汞、铊、铋、钋中的任一二价金属阳离子构成；x位为氯、溴、碘、硫氰根、氰根、氧氰根、醋酸根、叠氮酸根、硼氢根中的任一阴离子构成。
9、根据本申请的一方面，在钙钛矿光吸收层上通过热蒸镀或旋涂沉积富勒烯层，形成电子传输层；在电子传输层上通过热蒸镀或旋涂沉积浴铜灵层，形成空穴阻挡层。
10、根据本申请的一方面，在空穴阻挡层上沉积金属电极，形成背电极，背电极的材质为银或铜。
11、根据本申请的一方面，poly-4pacz化学结构为：
12、。
13、本专利技术的有益效果：由于乙醇/二甲基亚砜溶剂体系，poly-4pacz的溶解性和成膜性能方面取得了显著改善，在大面积基底上以20mm/s的高速涂布速率实现单层膜均匀涂覆，为后续钙钛矿光吸收层的溶液法沉积提供了理想界面，显著改善了钙钛矿薄膜的成膜特性并钝化缺陷，提升了组件的光电性能和长期稳定性，为钙钛矿太阳能电池组件的工业化生产提供了潜在技术路线。
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1.一种具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，所述具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池适用于设置在外部基底上，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，Poly-4PAC通过磁力搅拌的方式溶解于乙醇和二甲基亚砜的混合溶剂中，形成聚合物溶液。
3.根据权利要求2所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，将聚合物溶液通过狭缝涂布沉积在空穴传输层上，进行真空成膜40秒，并以100℃退火10分钟，形成聚合物自组装单层膜。
4.根据权利要求3所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，所述狭缝涂布的速度为20 mm/s。
5.根据权利要求4所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，基底为玻璃基底，在玻璃基底上沉积氧化铟锡薄膜和掺氟氧化锡薄膜的其中一种，形成透明导电衬底；
6.根据权利要求5所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，钙钛矿光吸收层的前驱体溶液为AX和BX2的溶
7.根据权利要求6所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，在钙钛矿光吸收层上通过热蒸镀或旋涂沉积富勒烯层，形成电子传输层；
8.根据权利要求7所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，在空穴阻挡层上沉积金属电极，形成背电极，背电极的材质为银或铜。
9.根据权利要求8所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在，Poly-4PACz化学结构为：
...【技术特征摘要】
1.一种具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，所述具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池适用于设置在外部基底上，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，poly-4pac通过磁力搅拌的方式溶解于乙醇和二甲基亚砜的混合溶剂中，形成聚合物溶液。
3.根据权利要求2所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，将聚合物溶液通过狭缝涂布沉积在空穴传输层上，进行真空成膜40秒，并以100℃退火10分钟，形成聚合物自组装单层膜。
4.根据权利要求3所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，所述狭缝涂布的速度为20 mm/s。
5.根据权利要求4所述的具有聚合物自组装单层膜的钙钛矿电池的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑德旭，王建华，周家驹，曹越先，吴飒建，李智鹏，黄茂华，金子怿，洪诗琪，李林峰，廖延安，
申请(专利权)人：中核光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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