CN110323338A - 一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，首先提供一种钙钛矿吸光层材料，再提供一种所述钙钛矿吸光层的前驱体溶液；所述钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法包括步骤：(1)在基板上沉积一衬底层；(2)在所述衬底层上沉积电子传输层或空穴传输层；(3)在所述电子传输层或空穴传输层上沉积钙钛矿吸光层的前驱体溶液；(4)通过退火工序控制完成晶化处理；(5)在所述钙钛矿吸光层上沉积空穴传输层或电子传输层；(6)在所述空穴传输层或电子传输层上沉积金属电极，即得。本方法制备的钙钛矿太阳能电池初始性能、长期稳定性优异，转换效率高，本方法操作简单，工艺简单，容易控制。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种钙钛矿吸光层材料、一种采用该钙钛矿吸光层材料制备的钙钛矿吸光层前驱体溶液、以及一种采用钙钛矿吸光层前驱体溶液的钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法。
背景技术
钙钛矿薄膜太阳能电池，较单晶硅太阳能电池有制作方便，成本低廉和重量较轻等优点。钙钛矿薄膜太阳能电池简称PSC(Pevoskite电池)，它是一种以i型钙钛矿和n型电子传输层以及p型空穴传输层形成的n-i-p结的薄膜太阳能电池。一般标准的钙钛矿薄膜太阳能电池由五层结构组成：背电极、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、TCO层(附着ITO或者FTO的刚性或者柔性的基板)。钙钛矿薄膜太阳能电池的生产成本大大低于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，其次它和太阳光谱很一致，可吸收95％以上的阳光。在广泛深入的应用研究基础上，国际上许多国家的钙钛矿薄膜太阳能电池已由实验室研究阶段开始走向规模工业化生产。而钙钛矿薄膜太阳能电池的制备工艺有气相法，液相法以及气相辅助法等，液相法是最易于产业化大规模实现膜层制备的选择。实验室的液相法采用旋涂法，旋涂适用于小尺寸(2-3cm2)的电池的制备，另外旋涂工艺浪费较多的原材料。目前产业化的液相法还包括辊涂法，辊涂法得到的晶体膜层易形成较大岛状，均匀性差。产业化的气相法，真空蒸镀工艺能耗较高，设备工艺复杂，成本高。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种钙钛矿吸光层材料、一种采用该钙钛矿吸光层材料制备的钙钛矿吸光层前驱体溶液、以及一种采用钙钛矿吸光层前驱体溶液的钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供一种钙钛矿吸光层材料，所述钙钛矿吸光层材料为ABX3；其中A选自CH3NH3 +、CH(NH2)2+、Cs+或Rb+；B选自Pb2+、Sn2+或Ge2+；X选自Cl-、Br-或I-。
本发明的第二个方面是提供一种钙钛矿吸光层前驱体溶液，所述前驱体溶液由一定比例的溶质和溶剂相混合搅拌均匀而得；其中，所述溶质为上述的钙钛矿吸光层材料，选自CH3NH3I、PbI2和CsI中的一种或几种，FAI、RbI、SnI2和GeI2中的一种或几种，以及HI、HCl和HBr中的一种或几种；所述溶剂选自DMSO、DMF、γ-丁内酯和甲苯中的一种或几种。
本发明的另一方面是提供一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，包括步骤：
(1)在基板上沉积一衬底层，所述衬底层为掺锡氧化铟(ITO)或FTO导电玻璃材料；
(2)在所述衬底层上沉积电子传输层或空穴传输层；
(3)在所述电子传输层或空穴传输层上采用上述的钙钛矿吸光层前驱体溶液应用狭缝涂敷法沉积钙钛矿吸光层；
(4)通过退火工序控制完成所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的晶化处理；
(5)在所述钙钛矿吸光层上沉积空穴传输层或电子传输层；
(6)在所述空穴传输层或电子传输层上沉积金属电极，得到钙钛矿薄膜太阳能电池。
进一步地，步骤3中所述钙钛矿吸光层的狭缝涂敷过程中工艺环境为真空、干燥及惰性气氛环境，温度范围为25℃-110℃。
进一步地，步骤3中通过控制涂敷模具的喷嘴模组可以实现特定形状的涂敷。
进一步地，步骤3中狭缝涂敷过程控制厚度在500nm-20um，均一度为3％-5％。
进一步优选地，步骤3中所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的溶液粘度在1cps-10000cps。
进一步地，步骤4中退火工序为：先使基板快速实现60-130℃的加热处理，然后在环境为真空、干燥、高挥发性溶剂气氛及惰性气氛环境中退火晶化。
进一步地，步骤5中在所述钙钛矿吸光层上沉积所述空穴传输层的方法可选择真空蒸镀、原子层沉积(ALD)或等离子增强磁控溅射(PEMS)沉积工艺。
进一步地，所述基板为刚性玻璃基板或柔性的PET基板。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
(1)本发明的制备方法中采用了狭缝涂敷法和退火晶化工艺，与现有技术相比操作简单，工艺简单，容易控制；
(2)本发明的制备方法与现有技术相比，制得的钙钛矿薄膜太阳能电池的初始性能、长期稳定性更优异，转换效率高。
附图说明
图1为本发明制备的钙钛矿薄膜太阳能电池的一种结构示意图；
图2为本发明制备的钙钛矿薄膜太阳能电池的另一种结构示意图；
图3为本发明制备一种钙钛矿薄膜太阳能电池步骤3狭缝涂敷工艺的过程示意图。
具体实施方式
本发明提供一种钙钛矿吸光层材料及一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，钙钛矿薄膜太阳能电池的光电转换效率从2007年的3％到2017年的22.9％，其制备工艺简单，转换效率高，成本低廉，相关研究机构经计算，钙钛矿薄膜太阳能电池的成本可实现＜0.25€/Wp，成为目前成本最低的光伏器件之一，目前成本排序钙钛矿光伏＜铜铟镓硒光伏≈碲化镉光伏＜硅基材料光伏。钙钛矿薄膜太阳能电池是目前最有发展潜力的薄膜光伏器件之一。利用狭缝涂敷附加特定气氛退火晶化处理制备钙钛矿薄膜太阳能电池的关键吸收层，所述太阳能电池的关键吸收层可以通过狭缝涂敷法进行膜层制备，而且本方法制备的钙钛矿太阳能电池初始性能、长期稳定性优异，转换效率高本方法操作简单，工艺简单，容易控制。
具体地，本发明提供一种钙钛矿吸光层材料，所述钙钛矿吸光层材料为ABX3，其中A选自CH3NH3 +、CH(NH2)2+、Cs+或Rb+；B选自Pb2+、Sn2+或Ge2+；X选自Cl-、Br-或I-。
本发明还提供一种钙钛矿吸光层前驱体溶液，所述前驱体溶液由一定比例的溶质和溶剂相混合搅拌均匀而得；其中，所述溶质为上述的钙钛矿吸光层材料，选自CH3NH3I、PbI2和CsI中的一种或几种，FAI、RbI、SnI2和GeI2中的一种或几种，以及HI、HCl和HBr中的一种或几种；所述溶剂选自DMSO、DMF、γ-丁内酯和甲苯中的一种或几种；优选地，所述溶质选择CH3NH3I、PbI2、FAI、RbI、HI和HCl；所述溶剂选择DMSO和DMF。
本发明还提供一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，包括步骤：
(1)在基板上沉积一衬底层，所述衬底层为掺锡氧化铟(ITO)或FTO导电玻璃材料；优选地，选用掺锡氧化铟(ITO)材料；所述基板为刚性玻璃基板或柔性的PET基板；优选地，选用刚性玻璃基板；
(2)在所述衬底层上沉积电子传输层或空穴传输层；
(3)在所述电子传输层或空穴传输层上采用上述的钙钛矿吸光层前驱体溶液应用狭缝涂敷法沉积钙钛矿吸光层；
(4)通过退火工序控制完成所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的晶化处理；
(5)在所述钙钛矿吸光层上沉积空穴传输层或电子传输层；
(6)在所述空穴传输层或电子传输层上沉积金属电极，得到如图1或图2所示的钙钛矿薄膜太阳能电池。
作为一个优选实施例，所述电子传输层含有TiO2、ZnO、SnO2、PCBM、PEIE等；空穴传输层含有Spiro-OMeTAD、PTAA、PEDOT:PSS、NiOx。
作为一个优选实施例，步骤3钙钛矿吸光层的狭缝涂敷过程中工艺环境为真空、干燥及惰性气氛环境，温度范围为25℃-110℃；优选为80℃；如图3所示，通过控制涂敷模具的喷嘴模组可以实现特定形状的涂敷；狭缝涂敷过程控制厚度在500nm-20um，均一度为3％-5％；优选地，厚度为10um，均一度为4％；所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的溶液粘度在1cps-10000cps；优选地，粘度为5000cps。
作为另一个优选实施例，步骤4中退火工序为：先使基板快速实现60-130℃的加热处理，然后在环境为真空、干燥、高挥发性溶剂气氛及惰性气氛环境中退火晶化；优选地，基板快速实现100℃的加热处理；步骤5中在所述钙钛矿吸光层上沉积空穴传输层或电子传输层的方法可选择真空蒸镀、原子层沉积(ALD)或等离子增强磁控溅射沉积工艺；优选地，选择真空蒸镀沉积工艺。
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
如图1和图3所示，本实施例提供一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，包括步骤：
(1)在基板上沉积一衬底层，所述衬底层为掺锡氧化铟(ITO)材料；所述基板1为刚性玻璃基板；
(2)在所述衬底层上沉积电子传输层；
(3)如图3所示，在所述电子传输层上使用涂敷模具应用狭缝涂敷法沉积钙钛矿吸光层的前驱体溶液，沉积过程在涂敷模具阵列上完成；其中钙钛矿吸光层的狭缝涂敷过程中工艺环境为真空、干燥及惰性气氛环境，温度范围为50℃；狭缝涂敷过程控制厚度在500nm，均一度为3％；所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的溶液粘度在3000cps；
(4)通过退火工序控制完成所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的晶化处理：先使基板快速实现80℃的加热处理，然后在环境为真空、干燥、高挥发性溶剂气氛及惰性气氛环境中退火晶化；
(5)在所述钙钛矿吸光层上沉积空穴传输层；沉积方法选择真空蒸镀沉积工艺；
(6)在所述空穴传输层上沉积金属电极，得到如图1所示的钙钛矿薄膜太阳能电池。
实施例2
如图2和图3所示，本实施例提供一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，包括步骤：
(1)在基板上沉积一衬底层，所述衬底层为FTO导电玻璃材料；所述基板为柔性的PET基板；
(2)在所述衬底层上沉积空穴传输层；
(3)如图3所示，在所述空穴传输层上使用涂敷模具应用狭缝涂敷法沉积钙钛矿吸光层的前驱体溶液，沉积过程在涂敷模具阵列上完成；其中钙钛矿吸光层的狭缝涂敷过程中工艺环境为真空、干燥及惰性气氛环境，温度范围为80℃；狭缝涂敷过程控制厚度在10um，均一度为4％；所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的溶液粘度在5000cps；
(4)通过退火工序控制完成所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的晶化处理：先使基板快速实现100℃的加热处理，然后在环境为真空、干燥、高挥发性溶剂气氛及惰性气氛环境中退火晶化；
(5)在所述钙钛矿吸光层上沉积电子传输层；沉积方法选择原子层沉积(ALD)工艺；
(6)在所述电子传输层上沉积金属电极，得到如图1所示的钙钛矿薄膜太阳能电池。
实施例3
如图1和图3所示，本实施例提供一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，包括步骤：
(1)在基板上沉积一衬底层，所述衬底层为FTO导电玻璃材料；所述基板为柔性的PET基板；
(2)在所述衬底层上沉积电子传输层；
(3)如图3所示，在所述电子传输层上使用涂敷模具应用狭缝涂敷法沉积钙钛矿吸光层的前驱体溶液，沉积过程在涂敷模具阵列上完成；其中钙钛矿吸光层的狭缝涂敷过程中工艺环境为真空、干燥及惰性气氛环境，温度范围为110℃；狭缝涂敷过程控制厚度在20um，均一度为5％；所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的溶液粘度在10000cps；
(4)通过退火工序控制完成所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的晶化处理：先使基板快速实现130℃的加热处理，然后在环境为真空、干燥、高挥发性溶剂气氛及惰性气氛环境中退火晶化；
(5)在所述钙钛矿吸光层上沉积空穴传输层；沉积方法选择等离子增强磁控溅射(PEMS)沉积工艺；
(6)在所述空穴传输层上沉积金属电极，得到如图1所示的钙钛矿薄膜太阳能电池。
可见通过本发明的制备方法制得的钙钛矿薄膜太阳能电池效率较高。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种钙钛矿吸光层材料，其特征在于，所述钙钛矿吸光层材料为ABX3：
其中：A选自CH3NH3 +、CH(NH2)2+、Cs+或Rb+；B选自Pb2+、Sn2+或Ge2+；和X选自Cl-、Br-或I-。
2.一种钙钛矿吸光层前驱体溶液，其特征在于，所述前驱体溶液由一定比例的溶质和溶剂相混合搅拌均匀而得；
其中，所述溶质为权利要求1所述的钙钛矿吸光层材料，选自CH3NH3I、PbI2和CsI中的一种或几种，FAI、RbI、SnI2和GeI2中的一种或几种，以及HI、HCl和HBr中的一种或几种；
所述溶剂选自DMSO、DMF、γ-丁内酯和甲苯中的一种或几种。
3.一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在基板上沉积一衬底层，所述衬底层为掺锡氧化铟(ITO)或FTO导电玻璃材料；
(2)在所述衬底层上沉积电子传输层或空穴传输层；
(3)在所述电子传输层或空穴传输层上采用如权利要求2所述的钙钛矿吸光层前驱体溶液应用狭缝涂敷法沉积钙钛矿吸光层；
(4)通过退火工序控制完成所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的晶化处理；
(5)在所述钙钛矿吸光层上沉积空穴传输层或电子传输层；
(6)在所述空穴传输层或电子传输层上沉积金属电极，得到钙钛矿薄膜太阳能电池。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤3中所述钙钛矿吸光层的狭缝涂敷过程中工艺环境为真空、干燥及惰性气氛环境，温度范围为25℃-110℃。
5.根据权利要求3所述的钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤3中通过控制涂敷模具的喷嘴模组可以实现特定形状的涂敷。
6.根据权利要求3所述的钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤3中狭缝涂敷过程控制厚度在500nm-20um，均一度为3％-5％。
7.根据权利要求3所述的钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤3中所述钙钛矿吸光层前驱体溶液的溶液粘度在1cps-10000cps。
8.根据权利要求3所述的钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤4中退火工序为：先使基板快速实现60-130℃的加热处理，然后在环境为真空、干燥、高挥发性溶剂气氛及惰性气氛环境中退火晶化。
9.根据权利要求3所述的钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤5中在所述钙钛矿吸光层上沉积所述空穴传输层的方法可选择真空蒸镀、原子层沉积(ALD)或等离子增强磁控溅射(PEMS)沉积工艺。
10.根据权利要求3所述的一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述基板为刚性玻璃基板或柔性的PET基板。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111490168A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-08-04 | 中南大学 | 一种基于气氛调控无机钙钛矿太阳能电池的制备方法 |
| CN112593190A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-02 | 华能新能源股份有限公司 | 一种双元共蒸的fa基钙钛矿薄膜的制备方法 |
| CN113394345A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-14 | 中国建材国际工程集团有限公司 | 钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104465994A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-03-25 | 厦门惟华光能有限公司 | 一种基于全涂布工艺的钙钛矿太阳能电池的制备方法 |
| CN105428543A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-03-23 | 中国建材国际工程集团有限公司 | 改善MoO3太阳能电池缓冲层性能的制备方法 |
| CN106784328A (zh) * | 2016-12-31 | 2017-05-31 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 高性能钙钛矿薄膜及其制备方法和太阳能电池 |
| US20170287648A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | National Central University | Large-area perovskite film and perovskite solar cell or module and fabrication method thereof |
| CN109166970A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-08 | 陕西师范大学 | 一种钙钛矿器件及其制备方法 |
| CN109830609A (zh) * | 2019-02-13 | 2019-05-31 | 南方科技大学 | 一种大面积柔性钙钛矿太阳能电池及印刷制备方法 |
-
2019
- 2019-08-02 CN CN201910713808.7A patent/CN110323338A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104465994A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-03-25 | 厦门惟华光能有限公司 | 一种基于全涂布工艺的钙钛矿太阳能电池的制备方法 |
| CN105428543A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-03-23 | 中国建材国际工程集团有限公司 | 改善MoO3太阳能电池缓冲层性能的制备方法 |
| US20170287648A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | National Central University | Large-area perovskite film and perovskite solar cell or module and fabrication method thereof |
| CN106784328A (zh) * | 2016-12-31 | 2017-05-31 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 高性能钙钛矿薄膜及其制备方法和太阳能电池 |
| CN109166970A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-08 | 陕西师范大学 | 一种钙钛矿器件及其制备方法 |
| CN109830609A (zh) * | 2019-02-13 | 2019-05-31 | 南方科技大学 | 一种大面积柔性钙钛矿太阳能电池及印刷制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| BENJIA DOU等: "Roll-to-Roll Printing of Perovskite Solar Cells", 《ACS ENERGY LETTERS》, vol. 3, no. 10, pages 2558 - 2565 * |
| CHUANTIAN ZUO等: "Self-Assembled 2D Perovskite Layers for Effcient Printable Solar Cells", 《ADVANCED ENERGY MATERIALS》, vol. 9, no. 4, pages 1 - 9 * |
| SHI TANG等: "Composition Engineering in Doctor-Blading of Perovskite Solar Cells", 《COMMUNICATION》, vol. 7, no. 18, pages 1 - 7 * |
| 韩俊峰: "《薄膜化合物太阳能电池》", 北京理工大学出版社, pages: 177 - 178 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111490168A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-08-04 | 中南大学 | 一种基于气氛调控无机钙钛矿太阳能电池的制备方法 |
| CN112593190A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-02 | 华能新能源股份有限公司 | 一种双元共蒸的fa基钙钛矿薄膜的制备方法 |
| CN113394345A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-14 | 中国建材国际工程集团有限公司 | 钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法 |
| CN113394345B (zh) * | 2021-06-08 | 2023-08-11 | 中国建材国际工程集团有限公司 | 钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法 |
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