CN111048422A - 一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的太阳能电池，该方法是将CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液滴涂在目标基底上，并在滴涂过程中滴加AX溶液(A为碱金属元素、X为卤素元素)进行钝化。本发明的制备方法能够使CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜的结晶度提高，形成均匀且致密的钙钛矿薄膜，由其作为光吸收层的钙钛矿太阳能电池器件效率得到大幅度提高，并且器件具有优异的可重复性以及稳定性。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的太阳能电池。
背景技术
随着人类社会的进步，对能源的需求日益增长，地球资源日渐枯竭，人类急需找到可替代的清洁可再生的能源。太阳能以其清洁且取之不竭的优势，成为可再生能源领域的关注焦点。太阳能的利用形式多种多样，其中，利用太阳光发电的太阳能电池是太阳能利用较为普遍的一种形式。钙钛矿太阳能薄膜电池制备工艺简单、成本低、效率高，引起了科研工作者的广泛关注，目前其光电效率已经达到25.2％。但在光电转换效率发展迅速的背后，其稳定性问题也不可回避。有机无机杂化钙钛矿中的有机基团在热力学上不稳定，光照或加热条件都会诱导有机基团挥发和分解。全无机钙钛矿不含受热易分解的有机基团，在400℃高温下依然保持组分和晶体结构的稳定性，有效地避免有机组分的挥发，有望从根本上解决器件的热稳定性问题。
CsPbBr3具有良好的相稳定性，但具有约2.3eV的宽带隙，将其吸收边限制在约540nm，极大限制其效率发展。CsPbI3和CsPbI2Br具有较窄的带隙，但在室温环境下，它们很容易自发转变为黄相(δ相)。CsPbIBr2具有比CsPbBr3窄的带隙，并且比CsPbI3和CsPbI2Br具有更好的稳定性。然而目前所制备出来的CsPbIBr2薄膜有明显的针孔和内部缺陷，结晶度较差，因而效率发展缓慢。因此，在预形成的无机钙钛矿薄膜表面作界面钝化来改善薄膜质量成为了当前的研究热点。提供一种简单、低成本的无机钙钛矿薄膜的制备技术，并使之高效稳定地用于钙钛矿电池具有十分重要的意义。
发明内容
为克服上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种高效CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的太阳能电池，旨在获得均匀且致密的钙钛矿薄膜，从而提高基于其的太阳能电池的性能。
本发明为实现发明目的，采用如下技术方法
本发明公开了一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特点在于，包括以下步骤：
(1)AX溶液的配置
将AX粉末溶于溶剂中，加热搅拌使其完全溶解，获得AX溶液；
(2)钙钛矿前驱体溶液的配置
将CsI和PbBr2混合溶于有机溶剂中，常温搅拌10-15h，获得CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液；
(3)钙钛矿薄膜的制备
将步骤(2)制备的CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液滴涂在置于台式匀胶机上的目标基底上，先低速1500rpm旋涂20s，再高速5000rpm旋涂60s，并在高速旋涂的第35-45s向薄膜表面滴涂步骤(1)制备的AX溶液；旋涂结束后再经退火，即获得高效CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜。
进一步地，步骤(1)中，所述AX粉末中A为碱金属元素Li、Na、K、Rb或Cs，X为卤素元素Cl、Br或I。
进一步地，步骤(1)中，所述溶剂为甲醇、异丙醇和乙二醇中的至少一种。
进一步地，步骤(1)中，所述AX溶液的浓度为5-40mg/mL。
进一步地，步骤(1)中，所述加热搅拌的温度为40-100℃、搅拌时间为1-2h。
进一步地，步骤(2)中，所述CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.6-1.2mol/L，当为1mol/L时所制备的薄膜性能达到最优。
进一步地，步骤(2)中，所述有机溶剂为DMSO、DMF和GBL中的至少一种。
进一步地，步骤(3)中，CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液与AX溶液的体积比为3:1-2。
进一步地，步骤(3)中，所述退火的温度为100-350℃、退火时间为10-60min。更进一步地的，280℃下退火20min时薄膜性能达到最优。
进一步地，所述目标基底可为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃等刚性导电衬底，在实际应用中，如用于作为太阳能电池的光吸收层时，还可为生长有致密层二氧化钛的FTO或ITO。
本发明按上述制备方法所制得的铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜可应用于太阳能电池、发光二极管结构，优选作为太阳能电池的光吸收层。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的制备方法能够使CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜的结晶度提高，形成均匀且致密的钙钛矿薄膜，由其作为光吸收层的钙钛矿太阳能电池器件效率得到大幅度提高，并且器件具有优异的可重复性以及稳定性。
2、本发明的制备方法，通过将AX的醇溶液滴涂在预形成的钙钛矿薄膜上，起到了钝化钙钛矿层表面的作用，这样制备出来的薄膜具有较高的结晶度，得到的晶粒尺寸较大，晶粒间也没有明显的分界，并且表面无明显针孔缺陷，降低了晶面缺陷。另外钝化后的界面抑制了载流子的复合，大大提高了载流子的传输寿命，由此制备出来的钙钛矿太阳能电池具有较高的转化效率。
3、本发明的制备方法，通过控制旋涂完钙钛矿前驱体溶液后的退火温度，可以得到粗大的晶粒尺寸，从而可以应用在钙钛矿太阳能电池和发光二极管等研究领域。
4、本发明的制备方法具有操作简单、成本低廉、可重复加工等特点。
附图说明
图1为本发明制备CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜的流程图；
图2a～d依次为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所制得的CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜的表面形貌图；
图3为基于CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜的太阳能电池的器件结构图；
图4为采用实施例3的CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜制备的太阳能电池的J-V曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
一、CsPbIBr2薄膜的制备
实施例1
(1)溴化铯溶液的配置
将溴化铯粉末溶于无水甲醇中，60℃下加热搅拌1h使其完全溶解，获得浓度为10mg/mL的溴化铯溶液，过滤备用。
(2)钙钛矿前驱体溶液的配置
将CsI和PbBr2以摩尔比1:1加入纯二甲基亚砜(DMSO)中，常温搅拌12h，获得浓度为1mol/L的CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液。
(3)钙钛矿薄膜的制备
将目标基底(FTO导电玻璃)放置在匀胶机上，用滴管将3滴步骤(2)制备的CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液滴涂在目标基底上，先低速1500rpm旋涂20s，再高速5000rpm旋涂60s，并在高速旋涂的第40s左右向薄膜表面滴涂2滴步骤(1)制备的溴化铯溶液；旋涂结束后200℃下退火20min，即获得高效CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜。
实施例2
本实施例按实施例1相同的方法制备CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜，区别仅在于步骤(3)中的退火条件为240℃下退火20min。
实施例3
本实施例按实施例1相同的方法制备CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜，区别仅在于步骤(3)中的退火条件为280℃下退火20min。
实施例4
本实施例按实施例1相同的方法制备CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜，区别仅在于步骤(3)中的退火条件为320℃下退火20min。
图2a～d依次为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所制得的CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜的表面形貌图，从图中可以看出所得薄膜均匀且致密，晶粒尺寸较大，晶粒间也没有明显的分界。且对比各实施例可知，在不同退火温度下得到的薄膜表面形貌具有不同的晶粒尺寸，退火温度越高，晶粒尺寸越大、表面缺陷越少，但是退火温度如果高于一定温度，薄膜会由于高温的原因而有所损伤。实施例3(280℃下退火20min)所制备出来的无机钙钛矿薄膜质量最高。
二、CsPbIBr2薄膜在太阳能电池中的应用
如图3所示，上述实施例所制备的CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜可用于作为无机钙钛矿太阳能电池的光吸收层，基于其的太阳能电池结构为FTO/c-TiO2/CsPbIBr2/Spiro-OMeTAD/Ag，是在FTO导电基底表面依次沉积有作为电子传输层的致密TiO2、作为光吸收层的CsPbIBr2薄膜、作为空穴传输层的Spiro-OMeTAD薄膜和Ag电极。具体制备步骤如下：
1)制备电子传输层
选取FTO导电玻璃作为导电基底，将基底依次用含洗洁精的去离子水、丙酮和无水乙醇超声清洗20min，并且每次超声结束后均用N2吹干。最后使用紫外-臭氧清洗机处理20min，得到清洁的FTO导电基底。
取1g双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯异丙醇溶液(浓度为75wt％)加入到10.3g的正丁醇溶液中，搅拌1h，用0.22μm的PTFE滤头过滤后得致密层TiO2前驱液。将致密层TiO2前驱液铺涂在转速为2000rpm的FTO导电基底上，旋转30s。之后放置在预热为135℃的加热台上退火10min。再将其放置马弗炉中烧结，升温速率为13℃/min，温度梯度为：室温上升到125℃，并保温20min，之后再继续升温到500℃，并保温30min，最终自然冷却，即得致密TiO2电子传输层。
2)制备光吸收层
按照上述实施例中的具体步骤制备CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜作为光吸收层。
3)制备空穴传输层
取72.3mg的Spiro-OMeTAD、28.8μL4-叔丁基吡啶(4-TBP)和17.5μL双三氟甲烷磺酰亚胺基的乙腈溶液(浓度为520mg/mL)溶于1mL的氯苯中，常温下搅拌1h后再用0.22μm的PTFE滤头过滤，得空穴传输层旋涂液。
将空穴传输层旋涂液滴涂在转速为4000rpm的基底上，旋转30s。然后将基底放入干燥箱常温保存12h，即形成Sprio-OMeTAD空穴传输层。
4)电极制备
在掩模版的掩模下，通过真空镀膜机在Spiro-OMeTAD空穴传输层表面蒸镀一对厚度约为100nm的Ag电极，分别作为负电极和正电极，即获得基于CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜的太阳能电池。
图4为采用实施例3的CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜制备的太阳能电池的J-V曲线图，可以看出其效率达到11.42％。
以上所述仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)AX溶液的配置
将AX粉末溶于溶剂中，加热搅拌使其完全溶解，获得AX溶液，其中A为碱金属元素、X为卤素元素；
(2)钙钛矿前驱体溶液的配置
将CsI和PbBr2混合溶于有机溶剂中，常温搅拌10-15h，获得CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液；
(3)钙钛矿薄膜的制备
将步骤(2)制备的CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液滴涂在置于台式匀胶机上的目标基底上，先低速1500rpm旋涂20s，再高速5000rpm旋涂60s，并在高速旋涂的第35-45s向薄膜表面滴涂步骤(1)制备的AX溶液；旋涂结束后再经退火，即获得高效CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述AX粉末中A为Li、Na、K、Rb或Cs，X为Cl、Br或I。
3.根据权利要求1所述的一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述溶剂为甲醇、异丙醇和乙二醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述AX溶液的浓度为5-40mg/mL。
5.根据权利要求1所述的一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述加热搅拌的温度为40-100℃、搅拌时间为1-2h。
6.根据权利要求1所述的一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.6-1.2mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述有机溶剂为DMSO、DMF和GBL中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，CsPbIBr2钙钛矿前驱体溶液与AX溶液的体积比为3:1-2。
9.根据权利要求1所述的一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述退火的温度为100-350℃、退火时间为10-60min。
10.一种基于铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的太阳能电池，其特征在在于：所述太阳能电池以权利要求1～9中任意一项所述制备方法所获得的铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜作为光吸收层。
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111874941A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-11-03 | 五邑大学 | CsPbBr3钙钛矿及其制备方法和器件 |
| CN113192821A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-30 | 电子科技大学 | 一种全无机CsPbI3钙钛矿薄膜的制备方法及其应用 |
| CN114156414A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-08 | 合肥工业大学 | 一种高效稳定CsPbI3无机钙钛矿电池的制备方法 |
| CN114156414B (zh) * | 2021-11-30 | 2024-05-31 | 合肥工业大学 | 一种高效稳定CsPbI3无机钙钛矿电池的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107324665A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-11-07 | 苏州大学 | 一种聚乙二醇辅助制备纯无机钙钛矿薄膜的方法 |
| CN109148642A (zh) * | 2018-07-13 | 2019-01-04 | 北京化工大学 | 一种无机钙钛矿薄膜的制备方法及其在太阳能电池中的应用 |
| CN109638162A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-16 | 江西理工大学 | 一种高质量CsPbI2Br无机钙钛矿薄膜的制备方法 |
-
2019
- 2019-12-16 CN CN201911295749.2A patent/CN111048422A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107324665A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-11-07 | 苏州大学 | 一种聚乙二醇辅助制备纯无机钙钛矿薄膜的方法 |
| CN109148642A (zh) * | 2018-07-13 | 2019-01-04 | 北京化工大学 | 一种无机钙钛矿薄膜的制备方法及其在太阳能电池中的应用 |
| CN109638162A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-16 | 江西理工大学 | 一种高质量CsPbI2Br无机钙钛矿薄膜的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| WEIDONG ZHU ET AL: "Band alignment engineering towards 10.71%-efficiency carbon-based, all-inorganic planar CsPbIBr2 perovskite solar cells", 《CHEMSUSCHEM》 * |
| WEIDONG ZHU ET AL: "Intermolecular Exchange Boosts Efficiency of Air-Stable,Carbon-Based All-Inorganic Planar CsPbIBr2 Perovskite Solar Cells to Over 9%", 《ADVANCED ENERGY MATERIALS》 * |
| YUQING ZHANG ET AL: "High Efficiency (16.37%) of Cesium Bromide—Passivated All-Inorganic CsPbI2Br Perovskite Solar Cells", 《RRL SOLAR》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111874941A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-11-03 | 五邑大学 | CsPbBr3钙钛矿及其制备方法和器件 |
| CN111874941B (zh) * | 2020-07-10 | 2022-09-27 | 五邑大学 | CsPbBr3钙钛矿及其制备方法和器件 |
| CN113192821A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-30 | 电子科技大学 | 一种全无机CsPbI3钙钛矿薄膜的制备方法及其应用 |
| CN114156414A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-08 | 合肥工业大学 | 一种高效稳定CsPbI3无机钙钛矿电池的制备方法 |
| CN114156414B (zh) * | 2021-11-30 | 2024-05-31 | 合肥工业大学 | 一种高效稳定CsPbI3无机钙钛矿电池的制备方法 |
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