CN105470402A - 一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法 - Google Patents

一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105470402A
CN105470402A CN201510982374.2A CN201510982374A CN105470402A CN 105470402 A CN105470402 A CN 105470402A CN 201510982374 A CN201510982374 A CN 201510982374A CN 105470402 A CN105470402 A CN 105470402A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
solar cell
perovskite solar
hybrid perovskite
alanine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510982374.2A
Other languages
English (en)
Inventor
董旭
袁宁一
丁建宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Haian Changzhou University High-Tech R & D Center
Original Assignee
Haian Changzhou University High-Tech R & D Center
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Haian Changzhou University High-Tech R & D Center filed Critical Haian Changzhou University High-Tech R & D Center
Priority to CN201510982374.2A priority Critical patent/CN105470402A/zh
Publication of CN105470402A publication Critical patent/CN105470402A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池，其特征在于：包括玻璃衬底和依次层叠于该衬底上的致密层、氨基酸层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极层。将β-丙氨酸添加进传统的FTO/TiO2/CH3NH3PbI3/spiro-OMeTAD/Au的结构中，β-丙氨酸的氨基与钙钛矿结合，β-丙氨酸的羧基与TiO2致密层上裸露在外面的Ti原子结合，有效的避免了钙钛矿层与致密层的接触，大幅度的提高了钙钛矿电池在无水光照情况下的稳定性。

Description

一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池，尤其涉及一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法。
背景技术
近年来，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池展现出优异的光电性能和巨大的潜力。随着钙钛矿太阳电池技术的发展，基于这种吸光材料的电池器件光电转换效率高达19.3％。
基于CH3NH3PbI3的有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池由于迅速提升的效率在世界范围内备受关注。目前有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池目前报道的结构主要是FTO/TiO2/CH3NH3PbI3/spiro-OMeTAD/Au，其电池效率现已达到20.1％；但这种结构，主要存在以下缺点：在无水光照下，有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的性能仍持续下降，无水光照下有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池性能下降的主要原因是致密层TiO2在光照下利用光催化原理分解CH3NH3PbI3材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，能够在无水光照下保持电池的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：
(1)制备致密层:在沉积了掺氟氧化锡的玻璃衬底上，用匀胶机旋涂摩尔浓度为0.15mol/L的钛酸异丙酯的乙醇溶液，并通过控制匀胶机转速沉积厚度为30nm的TiO2致密层，然后在500℃的条件下退火30min；
(2)制备氨基酸层：首先称取一定量摩尔浓度为5mmol/ml的β-丙氨酸倒入干净的无水乙醇中，然后通入一定量的氯气使其溶解形成氨基酸盐；然后将烧结成的TiO2基底浸泡在氨基酸盐的无水乙醇溶液中1h；取出置入干净的无水乙醇中浸泡3min，最后取出烘干；
(3)制备钙钛矿层：将质量摩尔比为1:1淡黄色PbI2粉末和白色的CH3NH3I晶体加到DMF(N.N-二甲基甲酰胺)中，然后在70℃温度下搅拌，得到摩尔浓度为1mol/L的淡黄色先驱溶液,将淡黄色先驱溶液滴一滴到基底上，开启旋涂仪，旋涂转速为3000r/min，时间为30s,随后100℃下加热10min；
(4)制备空穴传输层：将事先配好的Spiro-OMeTADHTM溶液旋涂到钙钛矿层，通过控制匀胶机的旋速与HTM的滴加量，将HTM层控制在100nm左右；然后70℃的环境中烘30min后，放在无水有氧的环境中过夜氧化；
(5)制备金属电极层：将器件放到高电阻真空镀膜仪中，腔室真空度达到10-4pa后，将电极加热电流调为55A，在上述样品上热蒸发沉积100nm厚的Au层度。
进一步的，所述步骤(1)中掺氟氧化锡玻璃衬底采用的是方块电阻为10-15欧姆，透过率在80-85％的掺氟氧化锡玻璃；匀胶机旋涂时间为30s，转速为2000转/分。
本发明的优点在于：将β-丙氨酸添加进传统的FTO/TiO2/CH3NH3PbI3/spiro-OMeTAD/Au的结构中，β-丙氨酸的氨基与钙钛矿结合，β-丙氨酸的羧基与TiO2致密层上裸露在外面的Ti原子结合，有效的避免了钙钛矿层与致密层的接触，大幅度的提高了钙钛矿电池在无水光照情况下的稳定性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池。
图2为防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池与普通的有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池光照下的对比图。
如图1所示：1、玻璃衬底；2、致密层；3、氨基酸层；4、钙钛矿层；5、空穴传输层；6、金属电极层。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1所示的一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：
(1)制备致密层2:在沉积了方块电阻为10-15欧姆，透过率在80-85％的掺氟氧化锡的玻璃衬底1上，用匀胶机旋涂摩尔浓度为0.15mol/L的钛酸异丙酯的乙醇溶液，并通过控制匀胶机转速为2000转/分，旋涂30s，沉积厚度为30nm的TiO2致密层2，然后在500℃的条件下退火30min；
(2)制备氨基酸层3：首先称取一定量摩尔浓度为5mmol/ml的β-丙氨酸倒入干净的无水乙醇中，然后通入一定量的氯气使其溶解形成氨基酸盐；然后将烧结成的TiO2基底浸泡在氨基酸盐的无水乙醇溶液中1h；取出置入干净的无水乙醇中浸泡3min，最后取出烘干；
(3)制备钙钛矿层4：将质量摩尔比为1:1淡黄色PbI2粉末和白色的CH3NH3I晶体加到DMF(N.N-二甲基甲酰胺)中，然后在70℃温度下搅拌，得到摩尔浓度为1mol/L的淡黄色先驱溶液,将淡黄色先驱溶液滴一滴到基底上，开启旋涂仪，旋涂转速为3000r/min，时间为30s,随后100℃下加热10min；
(4)制备空穴传输层5：将事先配好的Spiro-OMeTADHTM溶液旋涂到钙钛矿层，通过控制匀胶机的旋速与HTM的滴加量，将HTM层控制在100nm左右；然后70℃的环境中烘30min后，放在无水有氧的环境中过夜氧化；
(5)制备金属电极层6：将器件放到高电阻真空镀膜仪中，腔室真空度达到10-4pa后，将电极加热电流调为55A，在上述样品上热蒸发沉积100nm厚的Au层度。
本实施例的制备方法，通过将β-丙氨酸的氨基与钙钛矿结合，β-丙氨酸的羧基与TiO2致密层上裸露在外面的Ti原子结合，有效的避免了钙钛矿层与致密层的接触，大幅度的提高了钙钛矿电池在无水光照情况下的稳定性。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：
(1)制备致密层：在沉积了掺氟氧化锡的玻璃衬底上，用匀胶机旋涂摩尔浓度为0.15mol/L的钛酸异丙酯的乙醇溶液，并通过控制匀胶机转速沉积厚度为30nm的TiO2致密层，然后在500℃的条件下退火30min；
(2)制备氨基酸层：首先称取一定量摩尔浓度为5mmol/ml的β-丙氨酸倒入干净的无水乙醇中，然后通入一定量的氯气使其溶解形成氨基酸盐；然后将烧结成的TiO2基底浸泡在氨基酸盐的无水乙醇溶液中1h；取出置入干净的无水乙醇中浸泡3min，最后取出烘干；
(3)制备钙钛矿层：将质量摩尔比为1∶1淡黄色PbI2粉末和白色的CH3NH3I晶体加到DMF(N.N-二甲基甲酰胺)中，然后在70℃温度下搅拌，得到摩尔浓度为1mol/L的淡黄色先驱溶液，将淡黄色先驱溶液滴一滴到基底上，开启旋涂仪，旋涂转速为3000r/min，时间为30s，随后100℃下加热10min；
(4)制备空穴传输层：将事先配好的Spiro-OMeTADHTM溶液旋涂到钙钛矿层，通过控制匀胶机的旋速与HTM的滴加量，将HTM层控制在100nm左右；然后70℃的环境中烘30min后，放在无水有氧的环境中过夜氧化；
(5)制备金属电极层：将器件放到高电阻真空镀膜仪中，腔室真空度达到10-4pa后，将电极加热电流调为55A，在上述样品上热蒸发沉积100nm厚的Au层度。
2.根据权利要求1所述的防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中掺氟氧化锡的玻璃衬底采用的是方块电阻为10-15欧姆，透过率在80-85％的掺氟氧化锡玻璃；匀胶机旋涂时间为30s，转速为2000转/分。
CN201510982374.2A 2015-12-23 2015-12-23 一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法 Pending CN105470402A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510982374.2A CN105470402A (zh) 2015-12-23 2015-12-23 一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510982374.2A CN105470402A (zh) 2015-12-23 2015-12-23 一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105470402A true CN105470402A (zh) 2016-04-06

Family

ID=55607913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510982374.2A Pending CN105470402A (zh) 2015-12-23 2015-12-23 一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105470402A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106025077A (zh) * 2016-06-29 2016-10-12 南通星宇电气有限公司 一种防光照有机无机杂化钙钛太阳能电池的电气柜
CN110504362A (zh) * 2019-07-17 2019-11-26 浙江浙能技术研究院有限公司 一种SnO2电子选择传输层的改性方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103390503A (zh) * 2013-07-04 2013-11-13 华侨大学 一种敏化太阳电池用固态电解质的制备方法
CN104183697A (zh) * 2014-08-25 2014-12-03 常州大学 一种钙钛矿结构的太阳能电池及其制备方法
CN104393109A (zh) * 2014-10-28 2015-03-04 合肥工业大学 一种钙钛矿太阳能电池的化学气相沉积制备方法
CN104900809A (zh) * 2015-06-02 2015-09-09 华中科技大学 一种碳对电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN105047825A (zh) * 2015-08-07 2015-11-11 常州大学 一种有机/无机钙钛矿电池及其制备方法
CN105161623A (zh) * 2015-08-07 2015-12-16 常州大学 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103390503A (zh) * 2013-07-04 2013-11-13 华侨大学 一种敏化太阳电池用固态电解质的制备方法
CN104183697A (zh) * 2014-08-25 2014-12-03 常州大学 一种钙钛矿结构的太阳能电池及其制备方法
CN104393109A (zh) * 2014-10-28 2015-03-04 合肥工业大学 一种钙钛矿太阳能电池的化学气相沉积制备方法
CN104900809A (zh) * 2015-06-02 2015-09-09 华中科技大学 一种碳对电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN105047825A (zh) * 2015-08-07 2015-11-11 常州大学 一种有机/无机钙钛矿电池及其制备方法
CN105161623A (zh) * 2015-08-07 2015-12-16 常州大学 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BOBO LI等: "Interfacial engineering by using self-assembled monolayer in mesoporous perovskite solar cell", 《RSC ADVANCES》 *
Y. C. SHIH等: "Enhancing the photocurrent of perovskite solar cells via modification of the TiO2/CH3NH3PbI3 heterojunction interface with amino acid", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 *
YUHEI OGOMI等: "All-Solid Perovskite Solar Cells with HOCO-R-NH3+I- Anchor-Group Inserted between Porous Titania and Perovskite", 《THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106025077A (zh) * 2016-06-29 2016-10-12 南通星宇电气有限公司 一种防光照有机无机杂化钙钛太阳能电池的电气柜
CN110504362A (zh) * 2019-07-17 2019-11-26 浙江浙能技术研究院有限公司 一种SnO2电子选择传输层的改性方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105489773B (zh) 有机无机杂化钙钛矿薄膜以及太阳能电池的制备方法
CN106384785B (zh) 一种锡掺杂甲基铵基碘化铅钙钛矿太阳能电池
CN110246967B (zh) 一种低温制备柔性钙钛矿太阳能电池的方法
CN106299136B (zh) 一种室温溶解碘化铅制备掺杂钙钛矿薄膜电池的方法
CN106025067B (zh) 一种溶液法生成钙钛矿薄膜的成膜方法及其器件应用
CN105470394B (zh) 一种防水有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法
WO2018028244A1 (zh) 一种透明导电薄膜及其制备方法和应用
CN109103274A (zh) 一种全无机钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN110047951A (zh) 基于过渡金属离子掺杂全无机钙钛矿电池制备及其应用
CN105895807A (zh) 一种掺杂TiO2薄膜的制备方法
CN111792851A (zh) 高稳定性的全无机CsPbI2Br钙钛矿薄膜及制备方法
CN107611191A (zh) 一种无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN110504370A (zh) 一种在空气环境中制备铯掺杂混合钙钛矿太阳能电池的方法
CN109768167B (zh) 无电流迟滞的钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN105870339B (zh) 一种提高纯度、减少针孔的钙钛矿薄膜的制备方法
CN104091887A (zh) 基于全溶胶凝胶工艺的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN108321299A (zh) 一种低维无铅钙钛矿薄膜及其无铅钙钛矿太阳能电池制备方法
CN110828673B (zh) 一种引入硫化物添加剂制备高效钙钛矿太阳能电池的方法
CN104036963A (zh) 全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法
CN105489766A (zh) 一种不锈钢衬底的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN114284439A (zh) 一种在高湿度环境下制备CsPbI3钙钛矿薄膜及其高效太阳能电池的方法及应用
CN106450007A (zh) 一种基于碘化亚铜/钙钛矿体异质结的太阳能电池及制备方法
Chen et al. Sol–gel preparation of thick titania coatings aided by organic binder materials
CN105470402A (zh) 一种防光照有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN103107242A (zh) 在玻璃基板上制备钒酸铋太阳能电池的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160406