CN110620181A - 一种基于MoS2的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
一种基于MoS2的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110620181A CN110620181A CN201810636646.7A CN201810636646A CN110620181A CN 110620181 A CN110620181 A CN 110620181A CN 201810636646 A CN201810636646 A CN 201810636646A CN 110620181 A CN110620181 A CN 110620181A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- perovskite
- solar cell
- transport layer
- molybdenum disulfide
- hole transport
- 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
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 11
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 claims abstract 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 14
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 7
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 5
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical group [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 2
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 transition metal chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
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
- H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2102/00—Constructional details relating to the organic 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于MoS2的钙钛矿太阳能电池的结构及其制备方法。本发明提出的钙钛矿太阳能电池的结构从上至下包括玻璃基底、阳极、空穴传输层，钙钛矿吸光层，电子传输层，阻挡层和阴极。其中，空穴传输层材料为MoS2。该太阳能电池采用MoS2作为空穴传输层代替传统的PEDOT:PSS，克服PEDOT:PSS的弱酸性对ITO和钙钛矿层的一定腐蚀效果。本发明采用液相剥离法制备二硫化钼空穴传输层，具有工艺简单、易于调控的特点，制备的二硫化钼薄膜平整、致密；同时，制备二硫化钼过程在室温中进行，无需高温加热处理。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术
有机-无机金属卤化物钙钛矿材料因其具有结构简单，可低温制备，优良的双极性载流子性质，消光系数高且带隙合适，开路电压高，可制备柔性器件等性质吸引了众多研究者的目光。基于此类材料的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在过去几年飞速发展，现如今已高达22.1%。同时，有机金属卤化物钙钛矿具有廉价、可溶液制备的特点，便于采用不需要真空条件的卷对卷技术制备，这为有机钙钛矿太阳能电池的大规模、低成本制造提供可能。
目前，高效的钙钛矿太阳能空穴传输层通常采用PEDOT:PSS。但是PEDOT:PSS的弱酸性对ITO和钙钛矿层有一定的腐蚀效果，且其拥有相对较差的对水和空气的隔离性能。相比有机空穴传输材料，无机空穴传输材料具有制备方法灵活简单、空穴迁移率高、带隙宽等特点，并且在空气中稳定性高，容易实现性能调控。
在过渡金属硫族化物中，二硫化钼（MoS2）是研究最广泛的半导体之一。二硫化钼具有很强的光吸收能力或高的消光系数以及高的载流子迁移率，可有效避免有机空穴传输层材料对钙钛矿吸光层的影响，在太阳能电池技术中表现出良好的应用前景。除了作为太阳能电池的光吸收层之外，二硫化钼也可作为理想的电荷传输材料用于钙钛矿太阳能电池。
发明内容
本发明公开了一种基于二硫化钼空穴传输层的钙钛矿太阳能电池结构及其制备方法，提供一种工艺简单，易于调控的低温液相剥离法制备钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
本发明所述的一种基于二硫化钼的钙钛矿太阳能电池，其阳极为氧化铟锡。
本发明所述的一种基于二硫化钼的钙钛矿太阳能电池，其空穴传输层材料为二硫化钼。
本发明技术方案还包括上述钙钛矿太阳能电池制备方法，具体步骤如下：
1. 将二硫化钼与N-甲基吡咯烷酮反应得到二硫化钼前驱体溶液，在所述阳极基底上旋涂前驱体溶液，再经退火处理，制备二硫化钼薄膜。
2. 在空穴传输层上旋涂钙钛矿前驱体溶液，并使用氯苯诱导结晶，制备钙钛矿薄膜，形成钙钛矿吸光层；
3. 在钙钛矿吸光层上一次制备电子传输层、阻挡层和阴极，得到钙钛矿电池。
本发明的一个优选的方案是，对步骤（1）中对阳极基底进行紫外臭氧处理10-20分钟，再将二硫化钼前驱体溶液旋涂在阳极基底上。
上述技术方案中，步骤1的退火处理时间为15-30分钟，退火温度优选为120℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1. 本发明用液相剥离法制备钙钛矿太阳能电池，工艺简单、制备环境在室温下进行，不需要真空和高温条件。制备的二硫化钼薄膜平整、致密且可重复性强。
2. 将二硫化钼薄膜作为空穴传输层，制备得到高效率的钙钛矿太阳能电池。
附图说明
图1为本发明所举实例中钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
附图标记为：玻璃基底—1，阳极—2，空穴传输层—3，钙钛矿吸光层—4，电子传输层—5，阻挡层—6，阴极—7。
具体实施方式
下面结合附图及实施对本发明技术方案作进一步说明。但所述实例仅仅用于帮助理解本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。
本发明提出的钙钛矿太阳能电池，其结构如图1所示，图中从上至下依次为玻璃基底—1，阳极—2，空穴传输层—3，钙钛矿吸光层—4，电子传输层—5，阻挡层—6和阴极—7。
制备钙钛矿太阳能电池的具体步骤如下：
步骤一，对玻璃基底及氧化铟锡（ITO）所组成的阳极2分别用洗涤剂、丙酮、异丙醇、去离子水进行超声清洗。清洗后对基底进行紫外臭氧处理15分钟。室温下，将二硫化钼与N-甲基吡咯烷酮反应得到二硫化钼溶液，超声20-25小时，之后将溶液以3000转/分钟的转速离心30分钟，得到浓度为1mg/ml的二硫化钼前驱体溶液，过滤后以3000转/分的转速涂在阳极2上，立即将其置于加热台在120℃进行退火15-30分钟，形成空穴传输层。
步骤二，在空穴传输层3上利用一步旋涂法制备钙钛矿吸光层4。具体是将碘化铅和甲胺基碘以摩尔比1:1的量混合，溶解在DMF与DMSO的混合溶剂中，形成1.2摩尔/升的钙钛矿前驱体溶液，旋涂前驱体溶液在适当的时候滴入氯苯诱导结晶，将薄膜置于加热台在100℃退火处理10分钟。
步骤三，在钙钛矿吸光层4上依次旋涂空穴传输层5、阻挡层6和银作为阴极7。
Claims (8)
1.一种基于MoS2的钙钛矿太阳能电池的结构，所述器件从上至下包括玻璃基底，阳极、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、阻挡层和阴极，其特征在于：所述空穴传输层为二硫化钼薄膜。
2.根据权利1要求所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述阳极为氧化铟锡（ITO）。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将二硫化钼与N-甲基吡咯烷酮反应得到二硫化钼前驱体溶液，在所述阳极基底上旋涂前驱体溶液，再经退火处理，制备二硫化钼薄膜，形成空穴传输层。
4.所述前驱体溶液溶度为0.5-1.5mg/ml，退火时间为15-30分钟。
5.在空穴传输层上旋涂钙钛矿前驱体溶液，并使用氯苯诱导结晶，制备钙钛矿薄膜，形成钙钛矿吸光层；在钙钛矿吸光层上一次制备电子传输层、阻挡层和阴极，得到钙钛矿电池。
6.根据权利要求3所述的一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（1）中对阳极基底进行紫外臭氧处理10-20分钟，再将二硫化钼前驱体溶液旋涂在阳极基底上。
7.根据权利要求3所述的一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：退火温度为100℃-150℃。
8.根据权利要求3或权利5所述的一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：退火时间为：15-30分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810636646.7A CN110620181A (zh) | 2018-06-20 | 2018-06-20 | 一种基于MoS2的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810636646.7A CN110620181A (zh) | 2018-06-20 | 2018-06-20 | 一种基于MoS2的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110620181A true CN110620181A (zh) | 2019-12-27 |
Family
ID=68920640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810636646.7A Pending CN110620181A (zh) | 2018-06-20 | 2018-06-20 | 一种基于MoS2的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110620181A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111146343A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-12 | 吉林大学 | 基于二硫化钼/碳量子点界面层的钙钛矿太阳能电池及制备方法 |
| CN111341914A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-26 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种可粘贴柔性钙钛矿光伏电池薄膜及制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654020A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-05-10 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 体异质结钙钛矿薄膜及其制备方法和太阳能电池 |
-
2018
- 2018-06-20 CN CN201810636646.7A patent/CN110620181A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654020A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-05-10 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 体异质结钙钛矿薄膜及其制备方法和太阳能电池 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| A. CAPASSO等: "Spray deposition of exfoliated MoS2 flakes as hole transport layer in perovskite-based photovoltaics", 《PROCEEDINGS OF THE 15TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANOTECHNOLOGY》 * |
| PENG HUANG等: "Water-Soluble 2D Transition Metal Dichalcogenides as the Hole-Transport Layer for Highly Efficient and Stable p-i-n Perovskite Solar Cells", 《ACS APPL. MATER. INTERFACES》 * |
| SAMAN KOHNEHPOUSHI等: "MoS2: a two-dimensional hole-transportingmaterial for high-ef fi ciency, low-cost perovskite solar cells", 《NANOTECHNOLOGY》 * |
| UTTIYA DASGUPTA等: "Thin-film formation of 2D MoS2 and its application as a hole-transport layer in planar perovskite solar cells", 《SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111146343A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-12 | 吉林大学 | 基于二硫化钼/碳量子点界面层的钙钛矿太阳能电池及制备方法 |
| CN111146343B (zh) * | 2020-01-16 | 2022-05-17 | 吉林大学 | 基于二硫化钼/碳量子点界面层的钙钛矿太阳能电池及制备方法 |
| CN111341914A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-26 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种可粘贴柔性钙钛矿光伏电池薄膜及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20170162809A1 (en) | Perovskite thin-film photovoltaic cell and preparation method thereof | |
| CN105006522B (zh) | 一种基于钙钛矿的倒置薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
| CN105789451B (zh) | 一种钙钛矿晶体薄膜及其水蒸汽退火制备方法与应用 | |
| CN109545970B (zh) | 一种提高钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的方法及钙钛矿太阳能电池 | |
| CN107240643B (zh) | 溴元素掺杂甲胺铅碘钙钛矿太阳能电池及其制作方法 | |
| CN106025085A (zh) | 基于Spiro-OMeTAD/CuXS复合空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN105789444A (zh) | 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 | |
| CN111864079B (zh) | 一种双电子传输层柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN108321299B (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 | |
| CN108878661A (zh) | 一种碳量子点修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法 | |
| CN109216557A (zh) | 一种基于柠檬酸/SnO2电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN109786555B (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池及制备方法 | |
| CN109802041A (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 | |
| CN108281552A (zh) | 一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN108666424B (zh) | 一种基于醋酸甲胺室温熔盐作绿色溶剂制备钙钛矿太阳能电池及其方法和应用 | |
| CN109742245A (zh) | 苯酚取代的富勒烯衍生物在钙钛矿太阳能电池中的应用、钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN110246971A (zh) | 基于前氧化空穴传输层的无机钙钛矿太阳能电池及制备方法 | |
| CN103151463B (zh) | 一种有机太阳能电池及其制备方法 | |
| CN111952455A (zh) | 一种离子液体型有机大体积胺分子盐制备低维锡基钙钛矿薄膜及其太阳能电池和应用 | |
| CN110620181A (zh) | 一种基于MoS2的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN103618047B (zh) | 一种环保无重金属量子点太阳能电池及其制作方法 | |
| CN109244171B (zh) | 一种宽光谱无机钙钛矿太阳能电池结构及其制备方法 | |
| CN109698280B (zh) | 富勒烯亚甲基衍生物ⅰ在钙钛矿太阳能电池中的应用、钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN109755392B (zh) | 一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法 | |
| CN106410041B (zh) | 聚合物太阳能电池及制备方法 |
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 | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191227 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |