CN111599925A - 一种以双(甲酸)二甲基锡n型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
一种以双(甲酸)二甲基锡n型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111599925A CN111599925A CN202010473950.1A CN202010473950A CN111599925A CN 111599925 A CN111599925 A CN 111599925A CN 202010473950 A CN202010473950 A CN 202010473950A CN 111599925 A CN111599925 A CN 111599925A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solar cell
- type semiconductor
- transport layer
- formate
- solution
- 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.)
- Granted
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
- H10K30/10—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
- H10K71/40—Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour
- H10K71/441—Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour in the presence of solvent vapors, e.g. solvent vapour annealing
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/30—Coordination compounds
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法,属于太阳能电池材料及器件技术领域,包括以下步骤:(1)将异辛酸亚锡溶解到一种或者多种共混的弱极性有机溶剂中,通过搅拌方式将其完全溶解,得到无色透明溶液;将溶液滴到洁净的透明导电衬底上,进行旋涂,然后在紫外臭氧机中进行紫外臭氧处理,得到薄膜;记为:衬底负电极/CSCO。(2)在步骤(1)所得样品上沉积具有光电转换性能的材料,得到活性层,然后制备空穴传输层,最后蒸镀顶层正电级,得到太阳能电池,记为:衬底负电极/CSCO/活性层/空穴传输层/顶层正电级。
Description
技术领域
本发明属于新型太阳能电池材料及器件领域,具体涉及一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法。
背景技术
在不可再生能源大量消耗的背景下,利用作为绿色能源代表的太阳能成为未来获取能源的首选途径。太阳能电池是直接将太阳能转为电能的一种重要装置,是利用太阳能的最佳方式之一。作为太阳能能电池中重要的组成部分,电子传输层用于提取光生电子并转移负电极,其成本和性能直接决定电池的商业制作成本。为了提高电池性能和降低制备成本,科研工作者在传统高温制备二氧化钛电子传输层的基础上,研发了非常多改性和替代的半导体材料。比如改性二氧化钛(Zhou et al., Science, 2014, 345, 542. DIO:10.1126/science.1254050)、二氧化锡(Jiang et al., Nat. Photonics, 2019, 13,460. DIO: 10.1038/s41566-019-0398-2)、氧化锌(Ding et al., Adv. Funct. Mater.,2019, 29, 1900265. DIO: 10.1002/adfm.201900265)和有机PCBM材料(Tao et al.,Energy Environ. Sci., 2015, 8, 2365. DIO:10.1039/C5EE01720C)等。然而在材料的多项物理性能方面仍有必要进一步提升,比如导电性、光吸收性和与活性层能级匹配等。
本发明提供一种双(甲酸)二甲基锡((CH3)2Sn(COOH)2;缩写:CSCO)N型半导体的制备方法,其具有高的导电性,在可见光范围内几乎无吸收,同时具备非常宽的带隙,以及合适的导带及价带位置。非常适合作为电子传输层运用于新型的太阳能电池中,比如钙钛矿太阳能能电池、量子点太阳能电池、聚合物太阳能电池和小分子太阳能电池等。更为重要的是,该材料的制备工艺非常简单,制作成本非常低,有助于促进新型太阳能电池的商业化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法。
基于上述目的,本发明采取如下技术方案:
一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,步骤如下:
(1)将异辛酸亚锡溶解到有机溶剂中,搅拌至完全溶解,得到无色透明溶液;将溶液滴到洁净的透明导电衬底上,进行旋涂,然后进行紫外臭氧处理,即得双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜;所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、异丙醚、二氯甲烷、氯仿、溴乙烷、苯、氯苯、二氯苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、正己烷、煤油中的任一中或两种以上任意比例的环合物;
(2)以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为样品或将双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜经KCl修饰后作为样品,在样品上沉积活性层,然后制备Spiro-OMeTAD空穴传输层,最后蒸镀顶层正电级,得到太阳能电池,所述活性层为钙钛矿层或P3HT:PCBM活性层,所述顶层正电级为金、银或三氧化钼中的至少一种。
进一步地,所述有机溶剂为下述中的一种:(1)乙醇,(2)正己烷,(3)异丙醇、环己烷按照质量比1:4的混合溶剂。
进一步地,异辛酸亚锡和有机溶剂的质量比为1:(4~20),紫外臭氧处理温度25-50℃,处理时间30~90分钟。紫外臭氧处理温度具体地,如为25~35℃,30~40℃,35~50℃,40~50℃中的任意范围,处理时间具体地,如为30~40分钟、35~50分钟,40~55分钟,45~60分钟,50~65分钟,60~80分钟,70~90分钟中的任意范围。紫外光波波长范围为160-300 nm,臭氧的浓度范围为738~778 ppm。
进一步地,步骤(1)中所述透明导电衬底为ITO、FTO或AZO玻璃,旋涂是指2000-6500转/分钟旋涂5-60 s。
进一步地,KCl修饰的具体过程如下:将KCl溶于去离子水中,每1 mL去离子水加入5 mg KCl,室温搅拌1~3小时,4000~6000转/分钟旋涂20-40 s,100℃退火5~15分钟,即得。
进一步地,所述钙钛矿层的具体制备过程如下:DMF和DMSO按照体积比4:1混合作为溶剂;然后按照摩尔比为0.05:0.81:0.14:0.78:0.22加入碘化铯、甲脒碘、甲胺碘、碘化铅和碘化铅,50℃搅拌10~15小时得到均匀的钙钛矿前驱体溶液;其中,溶液中五种固体总含量为1.4 mol/L,取60 µL所得钙钛矿前驱体溶液,将其滴到样品上,匀胶旋涂,旋涂结束前5 s时向样品上滴加800 µL无水乙醚,100℃退火处理20~40分钟,自然降温到室温即得;或者将DMF和DMSO按照体积比9:1混合;然后加入MAI和PbI2,MAI和PbI2的摩尔比为1:1;50℃搅拌10~15小时得到均匀的钙钛矿前驱体溶液,其中,溶液中MAI和PbI2总含量为1.1 mol/L,取60 µL所得钙钛矿前驱体溶液,将其滴到样品上,匀胶旋涂,旋涂结束前5 s时向样品上滴加800 µL无水乙醚,100℃退火处理5~15分钟,自然降温到室温即得。
进一步地,所述P3HT:PCBM活性层的具体制备过程如下:将聚3-己基噻吩和[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯按照质量比1:1加入邻二氯苯配制成浓度为36 mg/mL的溶液;50℃搅拌10~15小时得到均匀的聚合物前驱体溶液,取100 µL所得聚合物前驱体溶液滴到样品上并旋涂,然后150℃退火处理10~30分钟,自然降温到室温即得。
上述制备方法制得的以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池,空穴传输层的厚度为80 nm,顶层电机的厚度为100~105 nm。
和现有技术相比,本发明产生的有益效果如下:
1)本发明使用紫外光处理制备CSCO电子传输层,适合作为太阳能电池的电子传输层,同时活性层在紫外处理后的薄膜上润湿性和附着性非常好,容易制备高质量活性层薄膜。
2)本发明制备的CSCO是导电性能非常好的N性半导体材料。
3)本发明制备双(甲酸)二甲基锡N型半导体的操作工艺流程极其简单,对设备要求非常低,整体能耗低,试验成本非常低。
4)本发明制备双(甲酸)二甲基锡N型半导体的制作温度低,适合应用到玻璃衬底的太阳能电池中,同时适合应用到柔性衬底的太阳能电池中。其应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明制做的电池结构示意图;
图2为本发明CSCO的晶胞结构示意图;
图3为实施例1中CSCO的物理化学性质。其中a)图为CSCO表面SEM, b)图为CSCO的XRD图,c)图为CSCO的XPS图,d)、e)和f)图为C 1s、Sn 3d5/2和O 1s的XPS分图;
图4为实施例1中Au/CSCO/Au及Au/SnO2/Au的电流电压特性曲线;
图5为实施例1中Au/CSCO/Au及Au/SnO2/Au的结构示意图;
图6为实施例1中CSCO的UPS图,其中插图为UV-vis图;
图7为实施例1制得钙钛矿太阳能电池(实施试样1)的电流密度-电压特性曲线;
图8为实施例2制得钙钛矿太阳能电池(实施试样2)的电流密度-电压特性曲线;
图9为实施例3制得钙钛矿太阳能电池(实施试样3)的电流密度-电压特性曲线;
图10为实施例4制得聚合物太阳能电池(实施试样4)的电流密度-电压特性曲线;
图11为实施例5制得钙钛矿太阳能电池(实施试样5)的电流密度-电压特性曲线;
图12为实施例6制得钙钛矿太阳能电池(实施试样6)的电流密度-电压特性曲线。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍,但本发明的保护范围并不局限于此。
下述实施例中的旋涂均在匀胶机上进行。
实施例1
一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
步骤1),使用盐酸加锌粉湿法刻蚀方法刻蚀ITO导电玻璃,得到合适面积的导电区域,用于控制电池的有效面积(0.04 mm2)。将刻蚀好的ITO导电玻璃用玻璃水清洗剂浸泡24小时,然后依次用丙酮、无水乙醇、异丙醇、去离子水各超声清洗20分钟,氮气吹干,然后将其放置到紫外臭氧清洗机中处理,处理15分钟后得到洁净的ITO导电玻璃衬底;
步骤2),CSCO致密层的制备:在样品瓶中加入100 mg的异辛酸亚锡(99.5%,百灵威科技有限公司),再滴加1500 mg的无水乙醇,室温下磁力搅拌2小时后得到无色的透明胶体溶液;将100 µL胶体溶液滴到洁净的ITO导电玻璃上,匀胶旋涂,6000转/分钟下旋涂30 s。然后在紫外臭氧清洗机中进行紫外臭氧处理,处理温度为50℃,处理时间为1小时,所得样品记为:ITO/ CSCO;
表1 紫外臭氧清洗机开机 30min 后,持续 90min 所测试原始数据
CSCO的晶胞结构示意图详见图2,CSCO薄膜的SEM、XRD、XPS以及C 1s、Sn 3d5/2和O 1s的XPS分图详见图3,其中2a)图为CSCO表面SEM,可以看出CSCO薄膜表面非常平整、致密;2b)图为CSCO的XRD图,其中衍射角38.45°、44.68°和69.13°的峰位分别对应于CSCO的(501)面、(232)面和(062)面(参考JCPDS卡片,卡片号码:01-074-6952);2c)图为CSCO的XPS图,结合能285.0 eV、486.8 eV和531.9 eV分别对应于C 1s、Sn 3d5/2和O 1s,同时通过原子比例可以得到Sn、C和O的比例为1:3.9:4.1,这个与CSCO的元素组分(Sn:C:O=1:4:4)比例非常接近;2d)、2e)和2f)图为C 1s、Sn 3d5/2和O 1s的XPS分图,d)图中结合能495.3 eV和486.8 eV分别对应Sn3d3/2和Sn3d5/2,e)图中结合能288.7 eV、285.5 eV和284.7 eV分别对应C所处的化学状态为Sn–COOH, Sn–CH3 and C-Hx,f)图中结合能532.1 eV和530.8 eV分别对应O所处的化学状态为-C-O-Sn-和C=O。
CSCO的UPS图详见图6,通过公式可以计算出CSCO的导带为-4.00 eV,价带为-7.85eV,因此CSCO为N性半导体材料,同时非常适合作为电子传输层材料运用到太阳能电池中。
步骤3),活性层的制备:在样品瓶中加入二甲基甲酰胺(DMF,99.9%)和二甲亚砜(DMSO,99.9%)(以上两种药品由上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供),DMF和DMSO的体积比为4:1;然后加入碘化铯(CsI,99.9%)、甲脒碘(FAI,99.5%)、甲胺碘(MAI,99.5%)、碘化铅(PbI2,99.9%)和溴化铅(PbBr2,99.9%)(以上五种药品均由西安宝莱特光电科技有限公司提供),CsI、FAI、MAI、PbI2和PbBr2的摩尔比为0.05:0.81:0.14:0.78:0.22;50℃搅拌12小时得到均匀的钙钛矿前驱体溶液(CFMPIB溶液);其中,溶液中五种固体总含量为1.4 mol/L。在手套箱中,将60 µL所得钙钛矿前驱体溶液滴到步骤2)所得样品上,匀胶旋涂,旋涂转速先使用1000转/分钟,旋涂5 s,然后使用4000转/分钟,旋涂30 s,旋涂结束前5 s时向样品上滴加800 µL无水乙醚,使材料快速结晶成膜,然后将样品转移放置到平板加热台上,100℃退火处理30分钟,自然降温到室温,所得样品记为:ITO/CSCO/CFMPIB活性层;
步骤4),制备空穴传输层的制备:将70 mM的Spiro-OMeTAD(99.95%,西安宝莱特光电科技有限公司)、55 mM的四叔丁基吡啶(tBP,99.9%,色谱级,aladdin,上海阿拉丁生化科技股份有限公司)以及28.8 µL锂盐(Li-TFSI,双三氟甲烷磺酰亚胺锂,99.9%,色谱级,aladdin,上海阿拉丁生化科技股份有限公司)乙腈溶液(锂盐的浓度为520 mg/mL)加入到盛有1 mL氯苯(99.99%,aladdin,上海阿拉丁生化科技股份有限公司)的小瓶中,空气环境中常温搅拌24小时,得到空穴传输材料溶液。将空穴传输材料溶液滴到步骤3)所得样品ITO/CSCO/CFMPIB活性层上,然后匀胶旋涂,5000转/分钟下旋涂15 s,得到80 nm厚的空穴传输层,所得样品记为:ITO/CSCO/CFMPIB活性层/Spiro-OMeTAD空穴传输层;
步骤5),将步骤4)所得样品转移至真空蒸发镀膜机中,蒸镀一层厚100 nm的金属Au作为顶端正电极,即得到太阳能电池,所得样品记为:实施试样1,电池结构如图1所示。
在空气环境中测试的电池的电流密度-电压特性曲线如图7所示,由图7可以得出,电池的能量转换效率、开路电压、短路电流密度和填充因子分别是20.57%、1.161 V、23.89mA cm-1和0.74。
另外,为了了解CSCO的导电性能,制备了Au/CSCO/Au及Au/SnO2/Au两种薄膜,结构如图5所示,具体的:与以上步骤2)相同的工艺条件,在干净的石英玻璃衬底上制备CSCO薄膜,然后在薄膜上蒸镀2个Au电极得到Au/CSCO/Au,测试Au电极两端的电流电压特性曲线。类似的工艺条件制备Au/SnO2/Au薄膜,其中SnO2使用浓度为10wt%的SnO2水溶液(通过15wt%水溶液稀释所得,材料由Alfa Aesar,阿法埃莎(中国)化学有限公司提供),并测试Au电极两端的电流电压特性曲线,结果如图4所示,通过电阻率及电导率计算公式ρ=R•W•d/L和σ=1/ρ,其中ρ为电阻率,R为电阻,W为样品宽度,d为样品厚度,L为样品长度,σ为电导率。可以得到CSCO的电导率为2.95×10-3 S cm-1,比SnO2的电导率(为3.80×10-5 S cm-1)高出约两个数量级。具体的参数参考表1所以,因此可以看出CSCO是导电性能非常好的半导体材料。
表1 实施例1中Au/CSCO/Au及Au/SnO2/Au薄膜的各项参数的统计表
实施例2
一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,步骤1)、3)、4)和5)同实施例1。
步骤2),CSCO致密层的制备:在样品瓶中加入100 mg的异辛酸亚锡(99.5%,百灵威科技有限公司),滴加1500 mg的无水乙醇,室温下磁力搅拌2小时后得到无色的透明胶体溶液;将100 µL胶体溶液滴到洁净的ITO导电玻璃上,匀胶旋涂,6000转/分钟下旋涂30 s。然后在紫外臭氧清洗机中进行紫外臭氧处理,处理温度为50℃,处理时间为1小时,所得样品记为:ITO/CSCO。在新样品瓶中加入1 mL的去离子水和5 mg氯化钾(KCl),室温下磁力搅拌2小时后得到无色的透明溶液,将100 µL溶液滴到ITO/CSCO,匀胶旋涂,5000转/分钟下旋涂30 s。然后在热台上处理10分钟,处理温度为100℃,所得样品记为:ITO/CSCO(KCl)。步骤5)结束后所得样品记为:实施试样2。电池的电流密度-电压特性曲线详见图8,由图8可知,该实施例制得的电池的能量转换效率、开路电压、短路电流密度和填充因子分别是22.21%、1.184 V、24.03 mA cm-1和0.78。
实施例3
一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,步骤1)、2)、4)和5)同实施例1。
步骤3),活性层的制备:在样品瓶中加入DMF和DMSO,DMF和DMSO的体积比为9:1;然后加入MAI和PbI2,MAI和PbI2的摩尔比为1:1;50℃搅拌12小时得到均匀的钙钛矿前驱体溶液(MAPbI3溶液),其中,溶液中MAI和PbI2含量为1.1 mol/L。在手套箱中,将60 µL所得钙钛矿前驱体溶液滴到步骤2)所得样品上,匀胶旋涂,旋涂转速先使用1000转/分钟,旋涂2s,然后使用4000转/分钟,旋涂13 s,旋涂结束前5 s时向样品上滴加800 µL无水乙醚,使材料快速结晶成膜,然后将样品转移放置到平板加热台上,100℃退火处理10分钟,自然降温到室温后得到ITO/CSCO/MAPbI3活性层,步骤5)结束后所得样品记为:实施试样3。电池的电流密度-电压特性曲线详见图9,由图9可知,该实施例制得的电池的能量转换效率、开路电压、短路电流密度和填充因子分别是19.12%、1.131 V、22.16 mA cm-1和0.75。
实施例4
一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,步骤1)和2)同实施例1。
步骤3),活性层的制备:在样品瓶中加入18.0 mg的聚3-己基噻吩(P3HT,95+%,),18.0 mg的[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯(PCBM,99.5%)和1.0mL邻二氯苯(以上三种材料是由长春阪和科技有限公司提供);50℃搅拌12小时得到均匀的聚合物前驱体溶液(P3HT:PCBM溶液)。在手套箱中,将100 µL所得聚合物前驱体溶液滴到步骤2)所得样品上,匀胶旋涂,然后使用2000转/分钟,旋涂30 s,然后将样品转移放置到平板加热台上,150℃退火处理20分钟,自然降温到室温后得到ITO/CSCO/P3HT:PCBM活性层;
步骤4),将步骤3)所得样品转移至真空蒸发镀膜机中,依次蒸镀厚度为1 nm的MoO3和厚度为100 nm的金属Au作为顶端正电极,即得到太阳能电池,所得样品记为:实施试样4。电池的电流密度-电压特性曲线详见图10,由图10可知,该实施例制得的电池的能量转换效率、开路电压、短路电流密度和填充因子分别是3.47%、0.617 V、8.52 mA cm-1和0.66。
实施例5
一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,步骤2)中,使用正己烷代替无水乙醇作为CSCO的溶剂,其他同实施例1,步骤5)结束后所得样品记为:实施试样5。电池的电流密度-电压特性曲线详见图11,由图11可知,该实施例制得的电池的能量转换效率、开路电压、短路电流密度和填充因子分别是20.12%、1.183 V、23.47 mA cm-1和0.73。
实施例6
一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,步骤2)中,使用异丙醇与环己烷的混合溶液(质量比为1:4)代替无水乙醇作为CSCO的溶剂,其他同实施例1,步骤5)结束后所得样品记为:实施试样6。电池的电流密度-电压特性曲线详见图12,由图12可知,该实施例制得的电池的能量转换效率、开路电压、短路电流密度和填充因子分别是19.81%、1.181 V、23.65 mA cm-1和0.71。
以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内,本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等,均应视为本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,其特征在于,步骤如下:
(1)将异辛酸亚锡溶解到有机溶剂中,搅拌至完全溶解,得到无色透明溶液;将溶液滴到洁净的透明导电衬底上,进行旋涂,然后进行紫外臭氧处理,即得双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜;所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、异丙醚、二氯甲烷、氯仿、溴乙烷、苯、氯苯、二氯苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、正己烷和煤油中的任一中或两种以上任意比例的混合物;
(2)以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为样品或将双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜经KCl修饰后作为样品,在样品上沉积活性层,然后制备Spiro-OMeTAD空穴传输层,最后蒸镀顶层正电级,得到太阳能电池,所述活性层为钙钛矿层或P3HT:PCBM活性层,所述顶层正电级为金、银或三氧化钼中的至少一种。
2.根据权利要求1所述以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂为下述中的一种:(1)乙醇,(2)正己烷,(3)异丙醇、环己烷按照质量比1:4的混合溶剂。
3.根据权利要求1所述以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,其特征在于,异辛酸亚锡和有机溶剂的质量比为1:(4~20),紫外臭氧处理的温度为25~50℃,处理时间为30~90分钟。
4. 根据权利要求1所述以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述透明导电衬底为ITO、FTO或AZO玻璃,旋涂是指2000-6500转/分钟旋涂5-60 s。
5. 据权利要求1所述以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,其特征在于,KCl修饰的具体过程如下:将KCl溶于去离子水中配制成5mg/mL的溶液,4000~6000转/分钟旋涂20-40 s,100℃退火5~15分钟,即得。
6. 根据权利要求1所述以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述钙钛矿层的具体制备过程如下:DMF和DMSO按照体积比4:1混合作为溶剂;然后按照碘化铯、甲脒碘、甲胺碘、碘化铅和碘化铅的摩尔比0.05:0.81:0.14:0.78:0.22加入各物质,50℃搅拌10~15小时得到均匀的钙钛矿前驱体溶液;其中,溶液中五种固体总含量为1.4 mol/L,取所得钙钛矿前驱体溶液,将其滴到样品上,匀胶旋涂,旋涂结束前5 s时滴加无水乙醚,100℃退火处理20~40分钟,自然降温到室温即得;
或者将DMF和DMSO按照体积比9:1混合;然后加入MAI和PbI2,MAI和PbI2的摩尔比为1:1;50℃搅拌10~15小时得到均匀的钙钛矿前驱体溶液,其中,溶液中MAI和PbI2总含量为1.1mol/L,取所得钙钛矿前驱体溶液,将其滴到样品上,匀胶旋涂,旋涂结束前5 s时滴加无水乙醚,100℃退火处理5~15分钟,自然降温到室温即得。
7. 根据权利要求1所述以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述P3HT:PCBM活性层的具体制备过程如下:将聚3-己基噻吩和[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯按照质量比1:1加入邻二氯苯配制成浓度为36 mg/mL的溶液;50℃搅拌10~15小时得到均匀的聚合物前驱体溶液,取所得聚合物前驱体溶液滴到样品上并旋涂,然后150℃退火处理10~30分钟,自然降温到室温即得。
8.权利要求1至7任一所述的制备方法制得的以双(甲酸)二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010473950.1A CN111599925B (zh) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | 一种以双(甲酸)二甲基锡n型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010473950.1A CN111599925B (zh) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | 一种以双(甲酸)二甲基锡n型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111599925A true CN111599925A (zh) | 2020-08-28 |
CN111599925B CN111599925B (zh) | 2021-09-21 |
Family
ID=72191637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010473950.1A Active CN111599925B (zh) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | 一种以双(甲酸)二甲基锡n型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111599925B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020172766A1 (en) * | 2001-03-17 | 2002-11-21 | Laxman Ravi K. | Low dielectric constant thin films and chemical vapor deposition method of making same |
CN103922609A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-16 | 浙江大学 | 一种胶体ito纳米晶薄膜的制备方法及其产品 |
CN107452821A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-12-08 | 浙江大学 | 一种p型SnO/Ag肖特基结核壳结构纳米线沟道的多功能光电薄膜晶体管及其制备方法 |
CN107512854A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-12-26 | 浙江大学 | 具有纳米镶嵌结构的ito/wo3复合电致变色薄膜及其制备方法 |
US20180016436A1 (en) * | 2014-12-25 | 2018-01-18 | Shengyi Technology Co., Ltd. | Organic silicon resin composition, white prepreg and white laminate using same |
CN108807694A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-13 | 河南大学 | 一种超低温稳定的平板钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
-
2020
- 2020-05-29 CN CN202010473950.1A patent/CN111599925B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020172766A1 (en) * | 2001-03-17 | 2002-11-21 | Laxman Ravi K. | Low dielectric constant thin films and chemical vapor deposition method of making same |
CN103922609A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-16 | 浙江大学 | 一种胶体ito纳米晶薄膜的制备方法及其产品 |
US20180016436A1 (en) * | 2014-12-25 | 2018-01-18 | Shengyi Technology Co., Ltd. | Organic silicon resin composition, white prepreg and white laminate using same |
CN107452821A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-12-08 | 浙江大学 | 一种p型SnO/Ag肖特基结核壳结构纳米线沟道的多功能光电薄膜晶体管及其制备方法 |
CN107512854A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-12-26 | 浙江大学 | 具有纳米镶嵌结构的ito/wo3复合电致变色薄膜及其制备方法 |
CN108807694A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-13 | 河南大学 | 一种超低温稳定的平板钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
FUMIN LI等: "UV Treatment of Low-Temperature Processed SnO2 Electron Transport Layers for Planar Perovskite Solar Cells", 《NANOSCALE RESEARCH LETTERS》 * |
ROKURO OKAWARA等: "Dimethyltin Salts of Carboxylic Acids", 《J. AM. CHEM. SOC.》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111599925B (zh) | 2021-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hamed et al. | Mixed halide perovskite solar cells: progress and challenges | |
Peng et al. | Fully doctor-bladed planar heterojunction perovskite solar cells under ambient condition | |
Liu et al. | Controlling CH3NH3PbI3–x Cl x film morphology with two-step annealing method for efficient hybrid perovskite solar cells | |
CN107919439B (zh) | 一种稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
Mahmud et al. | Passivation of interstitial and vacancy mediated trap-states for efficient and stable triple-cation perovskite solar cells | |
Liu et al. | All low-temperature processed carbon-based planar heterojunction perovskite solar cells employing Mg-doped rutile TiO2 as electron transport layer | |
WO2015165259A1 (zh) | 一种溶液加工的有机-无机平面异质结太阳电池及其制备 | |
CN104993058B (zh) | 一种层状钙钛矿结构材料及在甲胺铅碘钙钛矿薄膜太阳能电池中的应用 | |
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 | |
Upama et al. | Role of fullerene electron transport layer on the morphology and optoelectronic properties of perovskite solar cells | |
Mabrouk et al. | Synergistic engineering of hole transport materials in perovskite solar cells | |
CN108807694B (zh) | 一种超低温稳定的平板钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
KR20190043316A (ko) | 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법 | |
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 | |
Qin et al. | Enhanced thermochemical stability of CH3NH3PbI3 perovskite films on zinc oxides via new precursors and surface engineering | |
Xia et al. | Functionalized ionic liquid-crystal additive for perovskite solar cells with high efficiency and excellent moisture stability | |
CN109786555B (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池及制备方法 | |
Wang et al. | Energy level and thickness control on PEDOT: PSS layer for efficient planar heterojunction perovskite cells | |
Mohamadkhani et al. | Sb2S3 and Cu3SbS4 nanocrystals as inorganic hole transporting materials in perovskite solar cells | |
CN111952455B (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 | |
Sun et al. | Comparison of effects of ZnO and TiO2 compact layer on performance of perovskite solar cells | |
Li et al. | Vapor exchange deposition of an air-stable lead iodide adduct on 19% efficient 1.8 cm2 perovskite solar cells | |
CN105810831A (zh) | 一种铅锡混合钙钛矿薄膜、其制备方法及应用 | |
Yi et al. | Multifunctional polymer capping frameworks enable high-efficiency and stable all-inorganic perovskite solar cells | |
CN111081883A (zh) | 一种高效稳定的平面异质结钙钛矿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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |