CN111584717A - 光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法 - Google Patents

光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了光热组合外场辅助提高有机‑无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，属于有机‑无机杂化钙钛矿太阳电池领域。该方法通过将有机‑无机杂化钙钛矿太阳电池置于惰性气体环境中进行光热组合外场处理，大幅度提高了太阳电池的光电转换效率。这对于高性能杂化钙钛矿太阳电池的制备具有十分重要的价值。

Description

光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率 的方法
技术领域
本发明属于有机-无机杂化钙钛矿太阳电池领域，具体涉及一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法。
技术背景
有机-无机杂化钙钛矿太阳电池由于其不断迅速提高的光电转换效率以及可溶液加工的特性，受到了科学界与产业界的广泛的关注。制备高质量的钙钛矿薄膜，减少钙钛矿薄膜内部和表面的缺陷，有利于减少非辐射复合，改善光生载流子的传输，减少界面能量损失，进而获得高的短路电流和高的开路电压，以提高光电转换效率。
通过控制钙钛矿薄膜的制备方法与工艺，是实现高质量薄膜制备的最为主要的途径。例如在钙钛矿前驱体溶液中加入添加剂、采用热旋涂方法、反溶剂方法、混合溶剂方法、缓慢热退火方法等都可以有效提高钙钛矿薄膜的质量。此外，通过在钙钛矿薄膜晶界和表面引入可钝化钙钛矿缺陷的物质，也有利于改善载流子的传输。选择能级结构匹配的电荷传输层材料与钙钛矿薄膜相配合，有利于减少界面能量损失，提高开路电压。
目前，还没有将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池置于光热组合外场中进行后处理，来提高电池效率的公开报道。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，并提供一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法。该方法通过将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池置于惰性气体环境中进行光热组合外场处理，能够大幅度提高太阳电池的光电转换效率。
本发明具体采用的技术方案如下：
一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其过程为：将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池置于光热组合外场中进行处理；所述太阳电池中的有机-无机杂化钙钛矿光吸收层的材料化学结构为APbIx(BryCl1-y)3-x，其中2.5≤x≤3，0≤y≤1，A为甲胺(MA)、甲脒(FA)阳离子中的至少一种。
本发明中，光热组合外场是指同时具有光照和加热的外场。
作为优选，所述的光热组合外场的处理条件为：温度50～120℃，光照强度0.01～20mW/cm2，处理时间5～200小时，处于惰性气氛中。
进一步的，所述惰性气氛为氮气或者氩气气氛。
作为优选，所述的有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的结构包括自下而上顺次叠加的基底(1)、透明电极层(2)、第一电荷传输层(3)、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层(4)、第二电荷传输层(5)和金属电极层(6)。
进一步的，所述的基底(1)的材料为玻璃或石英。
进一步的，所述的透明电极层(2)的材料为氧化铟锡或氟掺氧化铟锡；
进一步的，所述有机-无机杂化钙钛矿光吸收层(4)中，A为甲胺(MA)和甲脒(FA)的混合物，以摩尔比计，混合比例为0.01:0.99～0.99:0.01。
进一步的，所述的第一电荷传输层(3)的材料为PEDOT:PSS、PTAA、NiOx、PCBM、C60、ZnO或TiO2。
进一步的，所述的第二电荷传输层(5)的材料为PEDOT:PSS、PTAA、NiOx、PCBM、C60、ZnO或TiO2。
进一步的，所述的金属电极层(6)的材料为银、铝、金或铜。
该方法通过将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池置于惰性气体环境中进行光热组合外场处理，大幅度提高了太阳电池的光电转换效率。这对于高性能杂化钙钛矿太阳电池的制备具有十分重要的价值。
附图说明
图1为有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的结构示意，从下到上分别为：基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6。
具体实施方式
光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其过程为：将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于光照与加热的组合外场中，气氛环境为惰性气体。加热温度范围为50-120℃，光照强度为0.01-20mW/cm2，时间为5-200小时。在该太阳电池中，有机-无机杂化钙钛矿光吸收层的材料化学结构为APbIx(BryCl1-y)3-x，其中2.5≤x≤3，0≤y≤1，A为甲胺(MA)、甲脒(FA)阳离子中的至少一种。
本发明通过加热和光照的结合，缓解界面应力，避免离子的迁移与聚集，从而提高钙钛矿薄膜质量，减少缺陷，有效避免非辐射复合，进而实现光伏器件效率的提升。
下面基于上述制备方法，通过如下实施例对本发明作进一步的详述：
实施例1：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氮气气氛中，10mW/cm2光照下，并同时进行100℃加热处理，处理时间200小时，可以实现器件光电转换效率的提高。可以实现电池光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为玻璃、氧化铟锡、NiOx、MAPbI3、PCBM、银。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表1-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表1-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表1-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表1-1
时间(小时) 0 40 80 120 160 200
效率(％) 15.33 17.36 18.76 19.89 20.77 21.32
表1-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 15.43 14.22 13.14 12.26 11.35 10.12
表1-3
时间(小时) 0 40 80 120 160 200
效率(％) 15.3 15.24 15.33 15.36 15.18 15.32
实施例2：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氮气气氛中，15mW/cm2光照下，并同时进行55℃加热处理，处理时间70小时，可以实现电池光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为石英、氟掺氧化铟锡、TiO2、FAPbI3、PTAA、铝。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表2-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表2-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表2-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表2-1
时间(小时) 0 15 30 45 60 70
效率(％) 16.47 18.71 20.44 21.79 22.45 22.51
表2-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 16.23 14.53 12.84 11.62 10.74 9.81
表2-3
时间(小时) 0 15 30 45 60 70
效率(％) 16.43 16.12 16.43 16.51 16.56 16.24
实施例3：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氮气气氛中，8mW/cm2光照下，并同时进行65℃加热处理，处理时间150小时，可以实现电池光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为石英、氧化铟锡、ZnO、(FA0.99MA0.01)PbI2.5(Br0.01Cl0.99)0.5、PEDOT:PSS、金。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表3-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表3-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表3-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表3-1
时间(小时) 0 30 60 90 120 150
效率(％) 13.31 15.65 17.54 18.29 19.45 19.62
表3-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 13.37 12.21 11.18 10.24 9.67 9.03
表3-3
时间(小时) 0 30 60 90 120 150
效率(％) 13.28 13.56 13.05 13.42 13.12 13.65
实施例4：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氩气气氛中，0.01mW/cm2光照下，并同时进行80℃加热处理，处理时间10小时，可以实现电池光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为玻璃、氟掺氧化铟锡、PTAA、(FA0.01MA0.99)PbI2.6(Br0.09Cl0.91)0.4、C60、金。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表4-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表4-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表4-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表4-1
时间(小时) 0 2 4 6 8 10
效率(％) 17.74 19.86 21.07 22.13 22.76 23.16
表4-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 17.78 16.42 15.31 14.47 13.31 12.59
表4-3
时间(小时) 0 2 4 6 8 10
效率(％) 17.68 17.48 17.52 17.73 17.54 17.66
实施例5：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氮气气氛中，6mW/cm2光照下，并同时进行75℃加热处理，处理时间175小时，可以实现电池光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为玻璃、氟掺氧化铟锡、PTAA、(FA0.1MA0.9)PbI2.7Cl0.3、PCBM、铜。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表5-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表5-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表5-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表5-1
时间(小时) 0 35 70 105 140 175
效率(％) 16.84 18.62 19.14 20.09 20.73 20.92
表5-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 16.23 14.53 12.84 11.62 10.74 9.81
表5-3
时间(小时) 0 35 70 105 140 175
效率(％) 16.8 16.96 16.83 16.79 16.88 16.9
实施例6：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氩气气氛中，12mW/cm2光照下，并同时进行105℃加热处理，处理时间35小时，可以实现电池光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为玻璃、氧化铟锡、NiOx、(FA0.2MA0.8)PbI2.8Br0.2、C60、铜。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表6-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表6-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表6-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表6-1
时间(小时) 0 7 14 21 28 35
效率(％) 15.79 16.68 17.25 18.46 19.21 19.42
表6-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 15.23 13.53 12.84 11.62 10.74 9.81
表6-3
时间(小时) 0 7 14 21 28 35
效率(％) 15.48 15.23 15.84 15.63 15.37 15.49
实施例7：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氩气气氛中，0.5mW/cm2光照下，并同时进行65℃加热处理，处理时间125小时，可以实现器件光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为玻璃、氧化铟锡、NiOx、(FA0.3MA0.7)PbI2.9Br0.1、PCBM、金。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表7-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表7-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表7-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表7-1
时间(小时) 0 25 50 75 100 125
效率(％) 16.83 18.71 19.66 20.34 21.35 21.53
表7-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 16.86 14.96 13.03 11.97 10.63 9.42
表7-3
时间(小时) 0 25 50 75 100 125
效率(％) 16.77 16.25 16.38 16.59 16.83 16.61
实施例8：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氩气气氛中，1.5mW/cm2光照下，并同时进行90℃加热处理，处理时间90小时，可以实现器件光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为石英、氟掺氧化铟锡、PTAA、(FA0.4MA0.6)PbI2.9Cl0.1、PCBM、铝。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表8-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表8-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表8-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表8-1
时间(小时) 0 20 40 60 80 90
效率(％) 16.13 17.34 18.47 19.24 20.79 20.91
表8-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 16.1 15.18 13.94 12.88 11.79 10.96
表8-3
时间(小时) 0 20 40 60 80 90
效率(％) 16.08 16.44 15.92 16.17 16.21 16.38
实施例9：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氮气气氛中，5mW/cm2光照下，并同时进行70℃加热处理，处理时间30小时，可以实现器件光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为玻璃、氧化铟锡、NiOx、(FA0.5MA0.5)PbI2.6Cl0.4、PCBM、银。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表9-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表9-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表9-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表9-1
时间(小时) 0 6 12 18 24 30
效率(％) 16.46 17.21 18.97 19.41 20.65 21.01
表9-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 16.4 15.32 14.51 13.33 12.84 12.45
表9-3
时间(小时) 0 6 12 18 24 30
效率(％) 16.44 16.49 16.37 16.35 16.52 16.43
实施例10：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氩气气氛中，20mW/cm2光照下，并同时进行50℃加热处理，处理时间100小时，可以实现器件光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为玻璃、氧化铟锡、PEDOT:PSS、(FA0.6MA0.4)PbI2.5Br0.5、PCBM、铝。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表10-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表10-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表10-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表10-1
时间(小时) 0 20 40 60 80 100
效率(％) 16.42 17.94 19.41 20.51 21.37 21.83
表10-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 16.45 15.22 14.31 13.56 12.48 11.74
表10-3
时间(小时) 0 20 40 60 80 100
效率(％) 16.38 16.32 15.96 16.11 16.52 16.34
实施例11：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放放置于氮气气氛中，1mW/cm2光照下，并同时进行60℃加热处理，处理时间80小时，可以实现器件光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为玻璃、氟掺氧化铟锡、PTAA、(FA0.01MA0.99)PbI2.6(Br0.9Cl0.1)0.4、C60、金。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表11-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表11-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表11-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表11-1
时间(小时) 0 15 30 45 60 80
效率(％) 17.58 18.85 19.94 20.57 20.86 20.95
表11-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 17.54 15.85 14.54 13.46 12.58 11.64
表11-3
时间(小时) 0 15 30 45 60 80
效率(％) 17.55 17.68 17.33 17.41 17.49 17.74
实施例12：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氮气气氛中，2mW/cm2光照下，并同时进行110℃加热处理，处理时间40小时，可以实现器件光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为石英、氧化铟锡、PTAA、(FA0.6MA0.4)PbI2.8(Br0.4Cl0.6)0.2、C60、银。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表12-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表12-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表12-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表12-1
时间(小时) 0 8 16 24 32 40
效率(％) 17.33 18.86 19.76 20.89 21.77 22.32
表12-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 17.25 16.11 15.08 14.21 13.37 12.52
表12-3
时间(小时) 0 8 16 24 32 40
效率(％) 17.27 17.42 17.15 17.19 17.37 17.31
实施例13：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氮气气氛中，0.1mW/cm2光照下，并同时进行95℃加热处理，处理时间100小时，可以实现器件光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为石英、氧化铟锡、PTAA、(FA0.7MA0.3)PbI2.8(Br0.3Cl0.7)0.2、C60、银。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表13-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表13-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表13-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表13-1
时间(小时) 0 20 40 60 80 100
效率(％) 16.27 17.63 18.87 19.68 20.21 20.39
表13-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 16.23 14.53 12.84 11.62 10.74 9.81
表13-3
时间(小时) 0 20 40 60 80 100
效率(％) 16.31 16.17 16.22 16.07 16.35 16.24
实施例14：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氮气气氛中，20mW/cm2光照下，并同时进行120℃加热处理，处理时间5小时，可以实现器件光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为石英、氧化铟锡、PEDOT:PSS、(FA0.8MA0.2)PbI2.7(Br0.2Cl0.8)0.3、PCBM、金。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表14-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表14-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表14-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表14-1
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 19.02 20.28 21.17 22.09 22.89 23.25
表14-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 19.07 18.18 17.21 16.08 15.24 14.05
表14-3
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 19.12 19.18 19.01 19.13 19.03 19.15
实施例15：
将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池放置于氮气气氛中，0.8mW/cm2光照下，并同时进行115℃加热处理，处理时间145小时，可以实现电池光电转换效率的提高。电池结构如图1所示，包括基底1、透明电极层2、第一电荷传输层3、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层4、第二电荷传输层5、金属电极层6，本实施例中多层结构自下而上为石英、氧化铟锡、TiO2、(FA0.9MA0.1)PbI2.5(Br0.1Cl0.9)0.5、PTAA、铜。
另外，为了与光热组合外场处理形成对比，本实施例中还设置了单独光处理和单独加热处理的两组对照试验。其中，单独光处理的做法与本实施例相比，区别在于器件光照时保持室温，不加热，其余做法和参数均与实施例相同；单独加热处理的做法与本实施例相比，区别在于器件在无光照的情况下进行加热处理，其余做法和参数均与实施例相同。
表15-1给出了光热组合外场过程中效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率不断提高。表15-2给出了仅仅加热处理效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率迅速下降。表15-3给出了非加热(室温)情况下光照时，效率随时间的变化，可以看到随着处理时间的延长，器件效率几乎没有变化。比较这三个表格中的数据，可以看到光热组合外场处理可以有效提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率。
表15-1
时间(小时) 0 30 60 90 120 145
效率(％) 17.53 18.89 19.75 21.41 21.98 22.16
表15-2
时间(小时) 0 1 2 3 4 5
效率(％) 17.23 15.53 13.84 12.62 11.74 10.81
表15-3
时间(小时) 0 30 60 90 120 145
效率(％) 17.46 17.13 17.17 17.66 17.29 17.51
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其特征在于过程为：将有机-无机杂化钙钛矿太阳电池置于光热组合外场中进行处理；所述太阳电池中的有机-无机杂化钙钛矿光吸收层的材料化学结构为APbIx(BryCl1-y)3-x，其中2.5≤x≤3，0≤y≤1，A为甲胺(MA)、甲脒(FA)阳离子中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其特征在于所述的光热组合外场的处理条件为：温度50～120℃，光照强度0.01～20mW/cm2，处理时间5～200小时，处于惰性气氛中。
3.根据权利要求2所述的一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其特征在于所述惰性气氛为氮气或者氩气气氛。
4.根据权利要求1所述的一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其特征在于所述的有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的结构包括自下而上顺次叠加的基底(1)、透明电极层(2)、第一电荷传输层(3)、有机-无机杂化钙钛矿光吸收层(4)、第二电荷传输层(5)和金属电极层(6)。
5.根据权利要求4所述的一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其特征在于所述的基底(1)的材料为玻璃或石英。
6.根据权利要求4所述的一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其特征在于所述的透明电极层(2)的材料为氧化铟锡或氟掺氧化铟锡。
7.根据权利要求1所述的一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其特征在于所述有机-无机杂化钙钛矿光吸收层(4)中，A为甲胺(MA)和甲脒(FA)的混合物，以摩尔比计，混合比例为0.01:0.99～0.99:0.01。
8.根据权利要求4所述的一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其特征在于所述的第一电荷传输层(3)的材料为PEDOT:PSS、PTAA、NiOx、PCBM、C60、ZnO或TiO2。
9.根据权利要求4所述的一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其特征在于所述的第二电荷传输层(5)的材料为PEDOT:PSS、PTAA、NiOx、PCBM、C60、ZnO或TiO2。
10.根据权利要求4所述的一种光热组合外场辅助提高有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率的方法，其特征在于所述的金属电极层(6)的材料为银、铝、金或铜。
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