CN105405980A - 一种钙钛矿太阳能电池光阳极的退火方法 - Google Patents

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Abstract

一种钙钛矿太阳能电池光阳极的退火方法，涉及一种太阳能电池光阳极的退火方法。本发明是为了解决目前钙钛矿太阳能电池光阳极的退火方法不能很好控制钙钛矿吸光剂形貌，缺陷态较多，晶体内部反应物残留过多等技术问题。本发明：当钙钛矿太阳能电池光阳极在加热台上进行加热退火时，钙钛矿太阳能电池光阳极的钙钛矿吸光剂层直接接触加热台进行退火。本发明的优点在于：本发明的钙钛矿吸光剂在退火过程中，能有效利用残留在晶体内部和表面的溶剂和未反应物，促进钙钛矿晶体形貌的改善，使部分残留的反应物在退火过程中继续反应完全，又不会导致溶剂辅助退火法因过量溶剂对晶体的破坏。本发明应用于制备钙钛矿太阳能电池。

Description

一种钙钛矿太阳能电池光阳极的退火方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池光阳极的退火方法。
背景技术
经过几年的快速发展，钙钛矿太阳能电池虽然已经取得20％以上效率，但距其50％的理论效率还有很大的差距，在空气中不稳定也是制约钙钛矿太阳能电池走向实际应用的瓶颈之一。限制电池效率提升的原因有钙钛矿与其它传输层的界面电荷复合，缺乏更高效的载流子传输材料，空气中湿度、紫外光的影响等，吸光剂材料本身的缺陷也是影响钙钛矿电池效率的主要因素之一，人们尝试用各种方法去改善钙钛矿的形貌，取得了非常有效的成果。
钙钛矿的退火是影响钙钛矿形貌的因素之一，在传统的退火过程中晶体中残留的溶剂、未反应的甲基碘化胺会随着温度的升高而逐渐挥发掉，因此有人试图用辐射退火法，程序退火法来控制残留溶剂和甲基碘化胺的挥发速度，有效的控制了钙钛矿的形貌；还有人采用溶剂辅助退火法，指在退火的过程中加入少量的DMF、异丙醇等溶剂来退火，也能有效地改善钙钛矿的形貌。
虽然这些方法均能改善钙钛矿的形貌，但是传统退火、辐射退火和程序退火方法直接将溶剂和未反应物从钙钛矿晶体内部和表面赶走，不能有效地利用这些晶体内部和表面的残留物，而溶剂辅助退火法需要严格控制加入溶剂的量，过少达不到改善形貌的效果，过多会对晶体产生相反的影响。
发明内容
本发明是为了解决目前钙钛矿太阳能电池阳极的退火方法不能有效控制钙钛矿晶体的形貌、缺陷较多和晶体内部反应物残留过度的技术问题，而提供一种钙钛矿太阳能电池光阳极的退火方法。
本发明的一种钙钛矿太阳能电池光阳极的退火方法是按以下步骤进行的：
当钙钛矿太阳能电池光阳极在加热台上进行加热退火时，钙钛矿太阳能电池光阳极的钙钛矿吸光剂层直接接触加热台，在退火温度为30℃～170℃的条件下退火处理5min～30min；所述的钙钛矿太阳能电池光阳极从上至下依次为导电玻璃层、电子传输层和钙钛矿吸光剂层。
本发明的退火的升温方式可以采用直接升温退火或程序升温退火。
直接升温退火是指将钙钛矿太阳能电池阳极放在加热台上加热退火，将退火温度直接升温到目标温度，开始计时，计时结束后，冷却。
程序升温退火指将钙钛矿太阳能电池阳极放在加热台上，按一定的时间间隔缓慢升高加热温度，直到目标温度，并且计时，计时结束后，冷却。
本发明的钙钛矿太阳能电池阳极的退火方法和现有的退火方法相比采用倒置放置的退火方式，本发明在退火时钙钛矿太阳能电池光阳极的钙钛矿吸光剂层在最下面直接接触加热台，从下至上依次是钙钛矿吸光剂层、电子传输层和导电玻璃。
本发明的优点在于：
本发明的钙钛矿光阳极在退火过程中，能有效利用残留在钙钛矿吸光剂晶体内部和表面的溶剂蒸气和未反应物，促进钙钛矿晶体形貌的改善，减少晶体内部残留反应物造成的缺陷，又不会导致溶剂辅助退火法因过量溶剂对晶体的破坏。
附图说明
图1为本发明的方法在退火时的示意图，1为导电玻璃，2为电子传输层，3为钙钛矿吸光剂层，4为加热台；
图2是试验一得到的钙钛矿太阳能电池阳极的SEM图；
图3是试验二得到的钙钛矿太阳能电池阳极的SEM图；
图4是电池效率对比图，曲线1是试验二组装的电池的I-V结果谱图，曲线2是试验一组装的电池的I-V结果谱图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种钙钛矿太阳能电池阳极的退火方法，具体是按以下步骤进行的：
当钙钛矿太阳能电池光阳极在加热台上进行加热退火时，钙钛矿太阳能电池光阳极的钙钛矿吸光剂层直接接触加热台，在退火的温度为30℃～170℃的条件下退火处理5min～30min；所述的钙钛矿太阳能电池光阳极从上至下依次为导电玻璃层、电子传输层和钙钛矿吸光剂层。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的导电玻璃为FTO导电玻璃。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：所述的导电玻璃为ITO导电玻璃。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三的不同点是：在退火的温度为100℃的条件下退火处理30min。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三的不同点是：在退火的温度为130℃的条件下退火处理20min。其他与具体实施方式一至三相同。
通过以下试验验证本发明的有益效果：
试验一：本试验为一种钙钛矿太阳能电池阳极的退火方法，具体是按以下步骤进行的：
当钙钛矿太阳能电池阳极在加热台上进行加热退火时，钙钛矿太阳能电池阳极的钙钛矿吸光剂层直接接触加热台，在退火的温度为100℃的条件下退火处理30min；所述的钙钛矿太阳能电池阳极从上至下依次为导电玻璃层、电子传输层和钙钛矿吸光剂层。
所述的导电玻璃为FTO导电玻璃。
然后将退火后的钙钛矿太阳能电池阳极组装成钙钛矿太阳能电池。
组装的钙钛矿太阳能电池从上至下依次是金电极、Spiro-OMeTAD空穴传输层、钙钛矿吸光剂层、TiO2电子传输层和FTO导电玻璃；金电极的厚度为100nm；空穴传输层为旋涂厚度约为300nm；钙钛矿吸光剂层为旋涂碘化铅和甲基碘化胺的DMF溶液，溶液中碘化铅和甲基碘化胺的质量分数为46％，碘化铅和甲基碘化胺的摩尔比为1:1；电子传输层为厚度为50nm左右的致密阻挡层和厚度约为300nm～500nm的介孔层，致密层为旋涂制备的二氧化钛溶胶，介孔层为旋涂P25浆料。
试验二：本试验为对比试验，与试验一的区别为钙钛矿太阳能电池阳极在热处理时采用正置的方式，导电玻璃在下面接触加热台。
图2是试验一得到的钙钛矿太阳能电池阳极的SEM图，图3是试验二得到的钙钛矿太阳能电池阳极的SEM图。从图2可以看出试验一采用倒置退火得到的钙钛矿晶体颗粒较大，颗粒之间结合比较紧密，缺陷态较少；从图3可以看出采用传统退火方法得到的钙钛矿晶体颗粒比较小，在钙钛矿表面有一些大的孔洞，缺陷太较多，这是由于倒置退火过程中，残留的溶剂蒸气与已生成的钙钛矿继续反应，促进钙钛矿晶体颗粒的长大，再结晶，表面和内部未反应的甲基碘化胺蒸气通过晶体内部，把晶体内部残留的部分碘化铅反应彻底，减少晶体间的空隙。
图4是电池效率对比图，曲线1是试验二组装的电池的I-V结果谱图，曲线2是试验一组装的电池的I-V结果谱图，表1是根据图4得出的数据，可以看出试验一倒置的退火比试验二正置退火制备的电池的效率更高。
表1

Claims (5)

1.一种钙钛矿太阳能电池光阳极的退火方法，其特征在于钙钛矿太阳能电池光阳极的退火方法是按以下步骤进行的：
当钙钛矿太阳能电池光阳极在加热台上进行加热退火时，钙钛矿太阳能电池光阳极的钙钛矿吸光剂层直接接触加热台，在退火的温度为30℃～170℃的条件下退火处理5min～30min；所述的钙钛矿太阳能电池光阳极从上至下依次为导电玻璃层、电子传输层和钙钛矿吸光剂层。
2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池阳极的退火方法，其特征在于所述的导电玻璃为FTO导电玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池阳极的退火方法，其特征在于所述的导电玻璃为ITO导电玻璃。
4.根据权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池阳极的退火方法，其特征在于在退火的温度为100℃的条件下退火处理30min。
5.根据权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池光阳极的退火方法，其特征在于在退火的温度为130℃的条件下退火处理20min。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108172687A (zh) * 2018-01-03 2018-06-15 电子科技大学 一种基于倒置热退火的有机太阳能电池制备工艺
CN109433294A (zh) * 2018-12-14 2019-03-08 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种小型多功能实验平台
CN109686843A (zh) * 2018-11-30 2019-04-26 苏州协鑫纳米科技有限公司 钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104993054A (zh) * 2015-05-14 2015-10-21 大连理工大学 一种新型叠合式钙钛矿太阳能电池的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104993054A (zh) * 2015-05-14 2015-10-21 大连理工大学 一种新型叠合式钙钛矿太阳能电池的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANG LIU ET AL.: ""Improved Crystallization of Perovskite Films by Optimized Solvent Annealing for High Efficiency Solar Cell"", 《APPLIED MATERIALS & INTERFACES》 *
WANYI NIE ET AL.: ""High-efficiency solution-processed perovskite solar cells with millimeter-scale grains"", 《SOLAR CELLS》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108172687A (zh) * 2018-01-03 2018-06-15 电子科技大学 一种基于倒置热退火的有机太阳能电池制备工艺
CN108172687B (zh) * 2018-01-03 2019-12-10 电子科技大学 一种基于倒置热退火的有机太阳能电池制备工艺
CN109686843A (zh) * 2018-11-30 2019-04-26 苏州协鑫纳米科技有限公司 钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN109686843B (zh) * 2018-11-30 2023-05-26 昆山协鑫光电材料有限公司 钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN109433294A (zh) * 2018-12-14 2019-03-08 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种小型多功能实验平台

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