CN108574050B - 一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法 - Google Patents

一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108574050B
CN108574050B CN201810723439.5A CN201810723439A CN108574050B CN 108574050 B CN108574050 B CN 108574050B CN 201810723439 A CN201810723439 A CN 201810723439A CN 108574050 B CN108574050 B CN 108574050B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mos
perovskite
layer
spin coating
bulk heterojunction
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.)
Active
Application number
CN201810723439.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108574050A (zh
Inventor
刘志勇
刘凯凯
段君杰
刘鹏飞
虞登吉
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.)
Henan Normal University
Original Assignee
Henan Normal University
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 Henan Normal University filed Critical Henan Normal University
Priority to CN201810723439.5A priority Critical patent/CN108574050B/zh
Publication of CN108574050A publication Critical patent/CN108574050A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108574050B publication Critical patent/CN108574050B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • 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

Abstract

本发明公开了一种Perovskite‑MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体过程为：1）PEDOT:PSS空穴传输层制备；2）MoS2缓冲层制备；3）Perovskite‑MoS2体异质结光活化层制备；4）PCBM电子传输层制备；5）Bphen空穴阻挡层制备；6）Ag电极的蒸镀制备。本发明通过使用Perovskite‑MoS2体异质结结构作为钙钛矿光活性层，不仅可以改善钙钛矿光活性层的形貌，还能调节钙钛矿光活性层与PEDOT:PSS空穴层的能级匹配，同时使用MoS2作为缓冲层，可以有效地促进空穴被PEDOT:PSS的提取传输，从而很大程度上提高了钙钛矿太阳能电池的性能。本发明操作简单，成本低廉，制备过程中不需要过高的条件限制，所制备的太阳能电池器件具有良好的光电性能。

Description

一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备 方法
技术领域
本发明属于钙钛矿太阳能电池的设计与制备技术领域，具体涉及一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法。
背景技术
在当下科技飞速发展的大环境中，人类对能源尤其是电能的使用越来越多，而电能主要来自于以煤炭为基础的火力发电，由此造成的环境问题日趋严重，寻找清洁能源是解决这一问题的必要途径。风电、水电以及地热发电虽然环保，但受使用条件影响较大。太阳能电池，以光生伏特效为原理，可以使光能转化为电能而为人们利用。钙钛矿太阳能电池，由于其简单的制备工艺而引起了人们的广泛关注。经过近些年的快速发展，该类电池的效率已从最初的3.8%大幅提升并逼近23%。但是由溶液旋涂法制备的单一钙钛矿层受加热退火的影响存在较大的缺陷以及与空穴传输层的能级匹配不够合适，从而影响了光生载流子的有效传输。本发明所提供的Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池，可以有效改善钙钛矿层形貌以及钙钛矿层与空穴传输层间的能级匹配问题，从而使钙钛矿层的电池性能得到显著的提高。在本发明所提供的方法里，由于Perovskite-MoS2体异质结的存在极大地改善了钙钛矿层的形貌，并由于MoS2良好的导电性使得电池对电荷的收集能力增强，从而提高了电池的电流密度及开路电压，进而提高了该钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。该方法的制备过程简单可靠且成本低廉，这为钙钛矿太阳能电池走向商业化提供了一种新的思路，因此具有重要的意义。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种过程简单可靠且成本低廉的Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法，该钙钛矿太阳能电池具有更大的开路电压和短路电流以及更高的光电转换效率。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于具体过程为：
步骤S100：制备PEDOT:PSS空穴传输层，具体步骤为：
步骤S101：将清洗后经过干燥的ITO玻璃放置在匀胶机上，用移液枪在ITO玻璃上均匀涂覆PEDOT:PSS水溶液并进行旋涂得到PEDOT:PSS空穴传输层的前驱膜，旋涂转速为2000~3000转/分，旋涂时间为30~50秒；
步骤S102：将经过步骤S101处理的旋涂前驱膜的ITO基底放置在加热台上，在空气环境中于110±20℃持续退火10~20分钟得到厚度均匀的PEDOT:PSS空穴传输层；
步骤S200：制备MoS2缓冲层，具体步骤为：
步骤S201：将黑色粉末MoS2用DMF溶解制得浓度不超过5wt%的MoS2缓冲层前驱溶液；
步骤S202：将步骤S102得到的生长有PEDOT:PSS空穴传输层的ITO基底转移至充满氮气的手套箱中，并放置在手套箱中匀胶机上，用移液枪在PEDOT:PSS空穴传输层上均匀涂覆由步骤S201得到的MoS2缓冲层前驱溶液，然后进行旋涂得到MoS2缓冲层的前驱膜，旋涂转速为7000~9000转/分，旋涂时间为50~60秒；
步骤S203：将经过步骤S202处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置在手套箱中的加热台上，在氮气环境中以低于140℃的温度持续退火20分钟得到MoS2缓冲层；
步骤S300：制备Perovskite-MoS2体异质结光活化层，具体步骤为：
步骤S301：将PbI2和CH3NH3I按照摩尔比为1:2混合均匀得到混合粉末，并用经过步骤S201制备的MoS2缓冲层前驱溶液、DMF和DMSO的混合溶剂在手套箱中溶解上述混合粉末得到混合溶液，混合溶剂中MoS2缓冲层前驱溶液、DMF与DMSO的体积比为1:8:1，用搅拌仪进行搅拌，搅拌时的稳定温度低于60℃；
步骤S302：将步骤S301所得的混合溶液用0.45μm规格的聚四氟乙烯过滤器进行过滤得到Perovskite-MoS2体异质结光活化层前驱溶液；
步骤S303：将步骤S203得到的生长有MoS2缓冲层的ITO基底放置于手套箱中的匀胶机上，用移液枪在MoS2缓冲层上均匀涂覆经过步骤S302处理得到的Perovskite-MoS2体异质结光活化层前驱溶液，然后进行旋涂得到Perovskite-MoS2体异质结构的钙钛矿光活化层的前驱膜，旋涂转速为5000~7000转/分，旋涂时间为25~35秒；
步骤S304：将经过步骤S303处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置在已经提前预热的加热台上，在氮气环境中于90~120℃持续退火30分钟得到厚度均匀的Perovskite-MoS2体异质结光活化层；
步骤S400：制备PCBM电子传输层，具体步骤为：
步骤S401：在手套箱中将15~25mg深棕色粉末PCBM置于氯苯中，放置在加热台上，在氮气环境中以低于60℃的温度加热搅拌溶解，最终得到浓度为20±5mg/mL的PCBM电子传输层前驱溶液；
步骤S402：将步骤S304得到的生长有Perovskite-MoS2体异质结光活化层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，用移液枪在Perovskite-MoS2体异质结光活化层上均匀涂覆经过步骤S401制备的PCBM电子传输层前驱溶液，并进行旋涂得到PCBM电子传输层，旋涂转速为2000~4000转/分，旋涂时间为30~40秒；
步骤S500：制备Bphen空穴阻挡层，具体步骤为：
步骤S501：在空气中将5mg粉末Bphen置于无水乙醇中，然后放置在手套箱的加热台上，在氮气环境中加热搅拌溶解得到浓度为0.5mg/mL的Bphen空穴阻挡层前驱液；
步骤S502：将步骤S402得到的生长有PCBM电子传输层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，用移液枪在PCBM电子传输层上均匀涂覆经过步骤S501制备Bphen空穴阻挡层前驱溶液，然后进行旋涂得到Bphen空穴阻挡层，旋涂转速为5000~7000转/分，旋涂时间为50~60秒；
步骤S600：制备Ag电极，具体步骤为：
在室温下，将步骤S502得到的生长有Bphen空穴阻挡层的ITO基底放置在真空镀膜机中，在 4.5×10−4Pa的高真空环境下以热蒸发方式蒸镀一层厚度为80nm的银电极薄膜，得到结构为ITO/PEDOT:PSS/MoS2/Perovskite-MoS2/PCBM/Bphen/Ag的Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过简单易行的溶液旋涂法，在ITO基底上，以经典的倒置结构钙钛矿太阳能电池为基础，制备Perovskite-MoS2体异质结结构作为钙钛矿光活性层，钙钛矿光活型层的形貌得到了改善，其与PEDOT:PSS空穴层的能级匹配问题也得到进一步解决，同时又使用MoS2作为缓冲层，可以有效地促进PEDOT:PSS空穴传输层对钙钛矿光活性层中空穴的提取传输，从而极大地提高了钙钛矿太阳能电池的性能；
2、在MoS2作为缓冲层上制备的Perovskite-MoS2体异质结钙钛矿光活性层，具有较好的晶轴取向，没有出现除钙钛矿特征峰外的其他杂峰（如图1所示）；
3、在MoS2作为缓冲层上制备的Perovskite-MoS2体异质结钙钛矿光活性层，具有较好的形貌，薄膜表面晶粒较大且排列致密，没有明显的空洞和裂纹出现（如图2所示）；
4、以经典的倒置结构钙钛矿太阳能电池为基础，制备的Perovskite-MoS2体异质结钙钛矿太阳能电池，具有较好的光电性能和光电装换效率（如图3所示）。
附图说明
图1是Perovskite-MoS2体异质结钙钛矿光活性层的SEM图；
图2是Perovskite-MoS2体异质结钙钛矿光活性层的XRD图；
图3是Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的J-V图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
步骤S100：制备PEDOT:PSS空穴传输层，具体步骤为：
步骤S101：将清洗后经过干燥的ITO玻璃放置在匀胶机上，用移液枪在ITO玻璃上均匀涂覆PEDOT:PSS水溶液并进行旋涂得到PEDOT:PSS空穴传输层的前驱膜，旋涂转速为2000转/分，旋涂时间为50秒；
步骤S102：将经过步骤S101处理的旋涂前驱膜的ITO基底放置在加热台上，在空气环境中于120℃持续退火15分钟得到厚度均匀的PEDOT:PSS空穴传输层；
步骤S200：制备MoS2缓冲层，具体步骤为：
步骤S201：将黑色粉末MoS2用DMF溶解制得浓度约为5wt%的MoS2缓冲层前驱溶液；
步骤S202：将步骤S102得到的生长有PEDOT:PSS空穴传输层的ITO基底转移至充满氮气的手套箱中，并放置在手套箱中匀胶机上，用移液枪在PEDOT:PSS空穴传输层上均匀涂覆适量由步骤S201得到的MoS2缓冲层前驱溶液，然后进行旋涂得到MoS2缓冲层的前驱膜，旋涂转速为7000转/分，旋涂时间为50秒；
步骤S203：将经过步骤S202处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置在手套箱中的加热台上，在氮气环境中于120℃持续退火20分钟得到MoS2缓冲层；
步骤S300：制备Perovskite-MoS2体异质结光活化层，具体步骤为：
步骤S301：将PbI2和CH3NH3I按照摩尔比为1:2混合均匀得到混合粉末，并用经过步骤S201制备的MoS2缓冲层前驱溶液、DMF和DMSO的混合溶剂在手套箱中溶解上述混合粉末得到混合溶液，混合溶剂中MoS2缓冲层前驱溶液、DMF与DMSO的体积比为1:8:1，用搅拌仪进行搅拌，搅拌时的稳定温度为60℃；
步骤S302：将步骤S301所得的混合溶液用0.45μm规格的聚四氟乙烯过滤器进行过滤得到Perovskite-MoS2体异质结光活化层前驱溶液；
步骤S303：将步骤S203得到的生长有MoS2缓冲层的ITO基底放置于手套箱中的匀胶机上，用移液枪在MoS2缓冲层上均匀涂覆经过步骤S302处理得到的Perovskite-MoS2体异质结光活化层前驱溶液，然后进行旋涂得到Perovskite-MoS2体异质结构的钙钛矿光活化层的前驱膜，旋涂转速为5000转/分，旋涂时间为25秒；
步骤S304：将经过步骤S303处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置在已经提前预热的加热台上，在氮气环境中于100℃持续退火30分钟得到厚度均匀的Perovskite-MoS2体异质结光活化层；
步骤S400：制备PCBM电子传输层，具体步骤为：
步骤S401：在手套箱中将15mg深棕色粉末PCBM置于氯苯中，放置在加热台上，在氮气环境中于60℃加热搅拌溶解，最终得到浓度为20mg/mL的PCBM电子传输层前驱溶液；
步骤S402：将步骤S304得到的生长有Perovskite-MoS2体异质结光活化层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，用移液枪在Perovskite-MoS2体异质结光活化层上均匀涂覆经过步骤S401制备的PCBM电子传输层前驱溶液，并进行旋涂得到PCBM电子传输层，旋涂转速为2000转/分，旋涂时间为40秒；
步骤S500：制备Bphen空穴阻挡层，具体步骤为：
步骤S501：在空气中将5mg粉末Bphen置于无水乙醇中，然后放置在手套箱的加热台上，在氮气环境中加热搅拌溶解得到浓度为0.5mg/mL的Bphen空穴阻挡层前驱液；
步骤S502：将步骤S402得到的生长有PCBM电子传输层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，用移液枪在PCBM电子传输层上均匀涂覆经过步骤S501制备Bphen空穴阻挡层前驱溶液，然后进行旋涂得到Bphen空穴阻挡层，旋涂转速为5000转/分，旋涂时间为60秒；
步骤S600：制备Ag电极，具体步骤为：
在室温下，将步骤S502得到的生长有Bphen空穴阻挡层的ITO基底放置在真空镀膜机中，在 4.5×10−4Pa的高真空环境下以热蒸发方式蒸镀一层厚度为80nm的银电极薄膜，得到结构为ITO/PEDOT:PSS/MoS2/Perovskite-MoS2/PCBM/Bphen/Ag的Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池。
图1给出了此实施例制备样品的Perovskite-MoS2薄膜的X射线衍射数据，该数据表明，Perovskite-MoS2体异质结钙钛矿具有较好的晶轴取向，没有出现除钙钛矿特征峰外的其它杂峰。
实施例2
步骤S100：制备PEDOT:PSS空穴传输层，具体步骤为：
步骤S101：将清洗后经过干燥的ITO玻璃放置在匀胶机上，用移液枪在ITO玻璃上均匀涂覆PEDOT:PSS水溶液并进行旋涂得到PEDOT:PSS空穴传输层的前驱膜，旋涂转速为2500转/分，旋涂时间为40秒；
步骤S102：将经过步骤S101处理的旋涂前驱膜的ITO基底放置在加热台上，在空气环境中于120℃持续退火20分钟得到厚度均匀的PEDOT:PSS空穴传输层；
步骤S200：制备MoS2缓冲层，具体步骤为：
步骤S201：将黑色粉末MoS2用DMF溶解制得浓度约为5wt%的MoS2缓冲层前驱溶液；
步骤S202：将步骤S102得到的生长有PEDOT:PSS空穴传输层的ITO基底转移至充满氮气的手套箱中，并放置在手套箱中匀胶机上，用移液枪在PEDOT:PSS空穴传输层上均匀涂覆由步骤S201得到的MoS2缓冲层前驱溶液，然后进行旋涂得到MoS2缓冲层的前驱膜，旋涂转速为7500转/分，旋涂时间为50秒；
步骤S203：将经过步骤S202处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置在手套箱中的加热台上，在氮气环境中于130℃持续退火20分钟得到MoS2缓冲层；
步骤S300：制备Perovskite-MoS2体异质结光活化层，具体步骤为：
步骤S301：将PbI2和CH3NH3I按照摩尔比为1:2混合均匀得到混合粉末，并用经过步骤S201制备的MoS2缓冲层前驱溶液、DMF和DMSO的混合溶剂在手套箱中溶解上述混合粉末得到混合溶液，混合溶剂中MoS2缓冲层前驱溶液、DMF与DMSO的体积比为1:8:1，用搅拌仪进行搅拌，搅拌时的稳定温度为60℃；
步骤S302：将步骤S301所得的混合溶液用0.45μm规格的聚四氟乙烯过滤器进行过滤得到Perovskite-MoS2体异质结光活化层前驱溶液；
步骤S303：将步骤S203得到的生长有MoS2缓冲层的ITO基底放置于手套箱中的匀胶机上，用移液枪在MoS2缓冲层上均匀涂覆经过步骤S302处理得到的Perovskite-MoS2体异质结光活化层前驱溶液，然后进行旋涂得到Perovskite-MoS2体异质结构的钙钛矿光活化层的前驱膜，旋涂转速为5500转/分，旋涂时间为30秒；
步骤S304：将经过步骤S303处理旋涂有前驱膜的ITO基底放置在已经提前预热的加热台上，在氮气环境中于100℃持续退火30分钟得到厚度均匀的Perovskite-MoS2体异质结光活化层；
步骤S400：制备PCBM电子传输层，具体步骤为：
步骤S401：在手套箱中将20mg深棕色粉末PCBM置于氯苯中，放置在加热台上，在氮气环境中于60℃加热搅拌溶解，最终得到浓度为20mg/mL的PCBM电子传输层前驱溶液；
步骤S402：将步骤S304得到的生长有Perovskite-MoS2体异质结光活化层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，用移液枪在Perovskite-MoS2体异质结光活化层上均匀涂覆经过步骤S401制备的PCBM电子传输层前驱溶液，并进行旋涂得到PCBM电子传输层，旋涂转速为3000转/分，旋涂时间为30秒；
步骤S500：制备Bphen空穴阻挡层，具体步骤为：
步骤S501：在空气中将5mg粉末Bphen置于无水乙醇中，然后放置在手套箱的加热台上，在氮气环境中加热搅拌溶解得到浓度为0.5mg/mL的Bphen空穴阻挡层前驱液；
步骤S502：将步骤S402得到的生长有PCBM电子传输层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，用移液枪在PCBM电子传输层上均匀涂覆经过步骤S501制备Bphen空穴阻挡层前驱溶液，然后进行旋涂得到Bphen空穴阻挡层，旋涂转速为5000转/分，旋涂时间为60秒；
步骤S600：制备Ag电极，具体步骤为：
在室温下，将步骤S502得到的生长有Bphen空穴阻挡层的ITO基底放置在真空镀膜机中，在 4.5×10−4Pa的高真空环境下以热蒸发方式蒸镀一层厚度为80nm的银电极薄膜，得到结构为ITO/PEDOT:PSS/MoS2/Perovskite-MoS2/PCBM/Bphen/Ag的Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池。
图2给出了该实施制备的样品的Perovskite-MoS2层的场发射扫描电镜照片，该图表明，此Perovskite-MoS2体异质结构的钙钛矿光活性层，具有较好的形貌，薄膜表面晶粒较大且排列致密，没有明显的空洞和裂纹出现。
实施例3
步骤S100：制备PEDOT:PSS空穴传输层，具体步骤为：
步骤S101：将清洗后经过干燥的ITO玻璃放置在匀胶机上，用移液枪在ITO玻璃上均匀涂覆PEDOT:PSS水溶液并进行旋涂得到PEDOT:PSS空穴传输层的前驱膜，旋涂转速为2500转/分，旋涂时间为30秒；
步骤S102：将经过步骤S101处理的旋涂前驱膜的ITO基底放置在加热台上，在空气环境中于130℃持续退火15分钟得到厚度均匀的PEDOT:PSS空穴传输层；
步骤S200：制备MoS2缓冲层，具体步骤为：
步骤S201：将黑色粉末MoS2用DMF溶解制得浓度约为5wt%的MoS2缓冲层前驱溶液；
步骤S202：将步骤S102得到的生长有PEDOT:PSS空穴传输层的ITO基底转移至充满氮气的手套箱中，并放置在手套箱中匀胶机上，用移液枪在PEDOT:PSS空穴传输层上均匀涂覆由步骤S201得到的MoS2缓冲层前驱溶液，然后进行旋涂得到MoS2缓冲层的前驱膜，旋涂转速为8000转/分，旋涂时间为50秒；
步骤S203：将经过步骤S202处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置在手套箱中的加热台上，在氮气环境中于130℃的温度持续退火15分钟得到MoS2缓冲层；
步骤S300：制备Perovskite-MoS2体异质结光活化层，具体步骤为：
步骤S301：将PbI2和CH3NH3I按照摩尔比为1:2混合均匀得到混合粉末，并用经过步骤S201制备的MoS2缓冲层前驱溶液、DMF和DMSO的混合溶剂在手套箱中溶解上述混合粉末得到混合溶液，混合溶剂中MoS2缓冲层前驱溶液、DMF与DMSO的体积比为1:8:1，用搅拌仪进行搅拌，搅拌时的稳定温度为60℃；
步骤S302：将步骤S301所得的混合溶液用0.45μm规格的聚四氟乙烯过滤器进行过滤得到Perovskite-MoS2体异质结光活化层前驱溶液；
步骤S303：将步骤S203得到的生长有MoS2缓冲层的ITO基底放置于手套箱中的匀胶机上，用移液枪在MoS2缓冲层上均匀涂覆经过步骤S302处理得到的Perovskite-MoS2体异质结光活化层前驱溶液，然后进行旋涂得到Perovskite-MoS2体异质结构的钙钛矿光活化层的前驱膜，旋涂转速为6000转/分，旋涂时间为30秒；
步骤S304：将经过步骤S303处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置在已经提前预热的加热台上，在氮气环境中于100℃持续退火30分钟得到厚度均匀的Perovskite-MoS2体异质结光活化层；
步骤S400：制备PCBM电子传输层，具体步骤为：
步骤S401：在手套箱中将15~25mg深棕色粉末PCBM置于氯苯中，放置在加热台上，在氮气环境中于60℃加热搅拌溶解，最终得到浓度为20mg/mL的PCBM电子传输层前驱溶液；
步骤S402：将步骤S304得到的生长有Perovskite-MoS2体异质结光活化层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，用移液枪在Perovskite-MoS2体异质结光活化层上均匀涂覆经过步骤S401制备的PCBM电子传输层前驱溶液，并进行旋涂得到PCBM电子传输层，旋涂转速为2500转/分，旋涂时间为30秒；
步骤S500：制备Bphen空穴阻挡层，具体步骤为：
步骤S501：在空气中将5mg粉末Bphen置于无水乙醇中，然后放置在手套箱的加热台上，在氮气环境中加热搅拌溶解得到浓度为0.5mg/mL的Bphen空穴阻挡层前驱液；
步骤S502：将步骤S402得到的生长有PCBM电子传输层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，用移液枪在PCBM电子传输层上均匀涂覆经过步骤S501制备Bphen空穴阻挡层前驱溶液，然后进行旋涂得到Bphen空穴阻挡层，旋涂转速为6000转/分，旋涂时间为50秒；
步骤S600：制备Ag电极，具体步骤为：
在室温下，将步骤S502得到的生长有Bphen空穴阻挡层的ITO基底放置在真空镀膜机中，在 4.5×10−4Pa的高真空环境下以热蒸发方式蒸镀一层厚度为80nm的银电极薄膜，得到结构为ITO/PEDOT:PSS/MoS2/Perovskite-MoS2/PCBM/Bphen/Ag的Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池。
图3给出了该实施例制备Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的J-V光电性能测试数据，该数据表明此实施例制备出的钙钛矿太阳能电池可以得到16.9%的光电转化效率。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，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，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (1)

1.一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于具体过程为：
步骤S100：制备PEDOT:PSS空穴传输层，具体步骤为：
步骤S101：将清洗后经过干燥的ITO玻璃放置在匀胶机上，用移液枪在ITO玻璃上均匀涂覆PEDOT:PSS水溶液并进行旋涂得到PEDOT:PSS空穴传输层的前驱膜，旋涂转速为2000~3000转/分，旋涂时间为30~50秒；
步骤S102：将经过步骤S101处理的旋涂前驱膜的ITO基底放置在加热台上，在空气环境中于110±20℃持续退火10~20分钟得到厚度均匀的PEDOT:PSS空穴传输层；
步骤S200：制备MoS2缓冲层，具体步骤为：
步骤S201：将黑色粉末MoS2用DMF溶解制得浓度不超过5wt%的MoS2缓冲层前驱溶液；
步骤S202：将步骤S102得到的生长有PEDOT:PSS空穴传输层的ITO基底转移至充满氮气的手套箱中，并放置在手套箱中匀胶机上，用移液枪在PEDOT:PSS空穴传输层上均匀涂覆由步骤S201得到的MoS2缓冲层前驱溶液，然后进行旋涂得到MoS2缓冲层的前驱膜，旋涂转速为7000~9000转/分，旋涂时间为50~60秒；
步骤S203：将经过步骤S202处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置在手套箱中的加热台上，在氮气环境中以低于140℃的温度持续退火20分钟得到MoS2缓冲层；
步骤S300：制备Perovskite-MoS2体异质结光活化层，具体步骤为：
步骤S301：将PbI2和CH3NH3I按照摩尔比为1:2混合均匀得到混合粉末，并用经过步骤S201制备的MoS2缓冲层前驱溶液、DMF和DMSO的混合溶剂在手套箱中溶解上述混合粉末得到混合溶液，混合溶剂中MoS2缓冲层前驱溶液、DMF与DMSO的体积比为1:8:1，用搅拌仪进行搅拌，搅拌时的稳定温度低于60℃；
步骤S302：将步骤S301所得的混合溶液用0.45μm规格的聚四氟乙烯过滤器进行过滤得到Perovskite-MoS2体异质结光活化层前驱溶液；
步骤S303：将步骤S203得到的生长有MoS2缓冲层的ITO基底放置于手套箱中的匀胶机上，用移液枪在MoS2缓冲层上均匀涂覆经过步骤S302处理得到的Perovskite-MoS2体异质结光活化层前驱溶液，然后进行旋涂得到Perovskite-MoS2体异质结构的钙钛矿光活化层的前驱膜，旋涂转速为5000~7000转/分，旋涂时间为25~35秒；
步骤S304：将经过步骤S303处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置在已经提前预热的加热台上，在氮气环境中于90~120℃持续退火30分钟得到厚度均匀的Perovskite-MoS2体异质结光活化层；
步骤S400：制备PCBM电子传输层，具体步骤为：
步骤S401：在手套箱中将15~25mg深棕色粉末PCBM置于氯苯中，放置在加热台上，在氮气环境中以低于60℃的温度加热搅拌溶解，最终得到浓度为20±5mg/mL的PCBM电子传输层前驱溶液；
步骤S402：将步骤S304得到的生长有Perovskite-MoS2体异质结光活化层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，用移液枪在Perovskite-MoS2体异质结光活化层上均匀涂覆经过步骤S401制备的PCBM电子传输层前驱溶液，并进行旋涂得到PCBM电子传输层，旋涂转速为2000~4000转/分，旋涂时间为30~40秒；
步骤S500：制备Bphen空穴阻挡层，具体步骤为：
步骤S501：在空气中将5mg粉末Bphen置于无水乙醇中，然后放置在手套箱的加热台上，在氮气环境中加热搅拌溶解得到浓度为0.5mg/mL的Bphen空穴阻挡层前驱液；
步骤S502：将步骤S402得到的生长有PCBM电子传输层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，用移液枪在PCBM电子传输层上均匀涂覆经过步骤S501制备Bphen空穴阻挡层前驱溶液，然后进行旋涂得到Bphen空穴阻挡层，旋涂转速为5000~7000转/分，旋涂时间为50~60秒；
步骤S600：制备Ag电极，具体步骤为：
在室温下，将步骤S502得到的生长有Bphen空穴阻挡层的ITO基底放置在真空镀膜机中，在 4.5×10−4Pa的高真空环境下以热蒸发方式蒸镀一层厚度为80nm的银电极薄膜，得到结构为ITO/PEDOT:PSS/MoS2/Perovskite-MoS2/PCBM/Bphen/Ag的Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池。
CN201810723439.5A 2018-07-04 2018-07-04 一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法 Active CN108574050B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810723439.5A CN108574050B (zh) 2018-07-04 2018-07-04 一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810723439.5A CN108574050B (zh) 2018-07-04 2018-07-04 一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108574050A CN108574050A (zh) 2018-09-25
CN108574050B true CN108574050B (zh) 2022-02-15

Family

ID=63573705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810723439.5A Active CN108574050B (zh) 2018-07-04 2018-07-04 一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108574050B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109390471B (zh) * 2018-09-27 2021-09-17 苏州大学 一种基于二维花状材料二硫化钼制备钙钛矿太阳能电池的方法
CN109980113A (zh) * 2019-04-04 2019-07-05 上海大学 一种有机发光二极管及其制备方法
CN110465332A (zh) * 2019-07-10 2019-11-19 广东工业大学 一种二硫化钼/甲脒铅溴酸盐复合光催化剂及其制备方法和应用
CN112909126B (zh) * 2021-02-02 2022-10-25 中南大学 一种PVK-TMDCs范德华异质结及其制备方法
EP4145547A1 (en) 2021-09-03 2023-03-08 Saule S.A. Perovskite solar cell
CN113972329B (zh) * 2021-09-17 2022-12-16 华南理工大学 一种表面等离子激元协同增强的准二维钙钛矿发光二极管及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105789444A (zh) * 2016-01-29 2016-07-20 杭州众能光电科技有限公司 一种基于真空蒸发镀膜法的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN107302054A (zh) * 2017-06-05 2017-10-27 西安电子科技大学 双异质结光探测器及其制备方法
CN107425122A (zh) * 2017-03-20 2017-12-01 中节能万润股份有限公司 一种掺杂型钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN107591487A (zh) * 2017-06-05 2018-01-16 西安电子科技大学 平面型光电探测器及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2519912B (en) * 2012-08-27 2017-08-09 Council Scient Ind Res Improved bulk heterojunction solar cells based on modified PTB7-PC60BM
US10340458B2 (en) * 2015-10-30 2019-07-02 The University Of Akron Perovskite hybrid solar cells

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105789444A (zh) * 2016-01-29 2016-07-20 杭州众能光电科技有限公司 一种基于真空蒸发镀膜法的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN107425122A (zh) * 2017-03-20 2017-12-01 中节能万润股份有限公司 一种掺杂型钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN107302054A (zh) * 2017-06-05 2017-10-27 西安电子科技大学 双异质结光探测器及其制备方法
CN107591487A (zh) * 2017-06-05 2018-01-16 西安电子科技大学 平面型光电探测器及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108574050A (zh) 2018-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108574050B (zh) 一种Perovskite-MoS2体异质结的钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN108598268B (zh) 环境条件下印刷制备平面异质结钙钛矿太阳电池的方法
CN102983277B (zh) 银纳米粒子复合空穴传输层的反型聚合物太阳能电池及制备方法
CN106384785B (zh) 一种锡掺杂甲基铵基碘化铅钙钛矿太阳能电池
CN109802041B (zh) 一种非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池及制备方法
CN101123296A (zh) 一种聚合物太阳能电池及其制备方法
CN106601916B (zh) 基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池及其制备方法
CN103811663A (zh) 一种免退火的有机太阳能电池及其制备方法
CN105470399A (zh) 基于无掺杂有机空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN108281553B (zh) 一种聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒、制备方法及其应用
CN106653927B (zh) 一种基于Cs2SnI6＆CH3NH3PbI3体异质结的太阳能电池的制备方法
CN112242491A (zh) 一种无电子输运层钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN101447553A (zh) 一种聚合物太阳能电池的制备方法
CN106410037A (zh) 一种基于有机小分子给体材料的双结太阳能电池器件及其制备方法
CN108878662B (zh) 一种在Perovskite中掺杂PEDOT:PSS的钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN107799655B (zh) 钙钛矿薄膜、太阳能电池器件及制备方法
CN110311037B (zh) 一种柔性钙钛矿太阳能电池用空穴传输层及其制备方法和应用
CN109301070B (zh) 一种Bi2OS2掺杂有机太阳能电池及其制备方法
CN105261704B (zh) 碳骨架包覆的高稳定性有机薄膜太阳能电池的制备方法
CN110444670A (zh) 一种钙钛矿型太阳电池及其制备方法
CN113394343B (zh) 一种背入射p-i-n结构钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN108493342B (zh) 氯化钠修饰反型结构聚合物太阳能电池及其制备方法
CN113233508A (zh) 一种α-MoO3溶液的制备方法及其应用
CN114242824A (zh) 一种全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN102810641B (zh) 一种聚合物太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant