CN111640871B - 一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法 - Google Patents

一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111640871B
CN111640871B CN202010549648.XA CN202010549648A CN111640871B CN 111640871 B CN111640871 B CN 111640871B CN 202010549648 A CN202010549648 A CN 202010549648A CN 111640871 B CN111640871 B CN 111640871B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lead iodide
perovskite
transport layer
solar cell
layer
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.)
Active
Application number
CN202010549648.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111640871A (zh
Inventor
马柱
黄德军
肖政
晏广元
吴相宜
黄跃龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Petroleum University
Original Assignee
Southwest Petroleum University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Petroleum University filed Critical Southwest Petroleum University
Priority to CN202010549648.XA priority Critical patent/CN111640871B/zh
Publication of CN111640871A publication Critical patent/CN111640871A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111640871B publication Critical patent/CN111640871B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/88—Passivation; Containers; Encapsulations
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法，属于太阳能电池技术领域。所述能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的制备方法包括：在透明导电基板表面旋涂制备电子传输层；在电子传输层上旋涂带有包覆材料的碘化铅胶体，形成碘化铅薄膜；在碘化铅薄膜上旋涂卤化物阳离子，生成钙钛矿吸光层；在钙钛矿吸光层上制备空穴传输层；在空穴传输层上制备金属电极。在本发明提供的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法中，向碘化铅胶体中添加包覆材料，可以包覆一部分碘化铅晶粒，该部分晶粒不参与生成钙钛矿的反应，充当钝化缺陷的作用，提高碘化铅钝化层的稳定性。

Description

一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法。
背景技术
随着人类社会的发展和进步，人们对能源的消耗和依赖逐渐增强。目前化石能源正在出现枯竭，全球都面临着能源危机，太阳能作为取之不尽、用之不尽的清洁能源，其正是取代化石能源的候选者。钙钛矿材料具有长载流子传输距离、可调的能带、对光具有较强吸收等优点，这让钙钛矿太阳能电池的能量转换效率已经超过25％，可以与晶硅太阳能电池相媲美，这也是可以高效利用太阳能的契机。虽然钙钛矿太阳能电池具有很高的转换效率，但是钙钛矿薄膜中存在大量的缺陷，对钙钛矿太阳能电池的长期稳定性产生巨大的影响，严重降低器件后期的性能。科研人员发现钙钛矿太阳能电池中反应残余或者钙钛矿分解产生的碘化铅可以起到钝化层的作用，进而利用碘化铅改善缺陷的影响。游经碧团队通过控制第二步旋涂卤化阳离子的转速，达到控制钙钛矿薄膜中碘化铅的含量，钝化钙钛矿薄膜内部缺陷，获得了21.6％的能量转换效率，并且提高了薄膜的长期稳定性。
碘化铅钝化钙钛矿薄膜中缺陷的能力极其显著，但是碘化铅存在分解的问题。碘化铅具有感光性，在湿润和光照条件下会发生分解，相应的分解过程也发生在钙钛矿薄膜中。Adachi团队团队采用不同浓度的碘化铅溶液制备钙钛矿薄膜，在光照下碘化铅浓度较大的薄膜最易分解，他们发现是薄膜中碘化铅晶体在光照下会分解，导致薄膜中生成铅和碘，分解后产生的碘与铅成为钙钛矿薄膜中的载流子复合中心，进一步产生更多的缺陷，因此，PbI2的光分解是器件加速降解的主要原因之一。因此调控碘化铅钝化层的光分解，不仅可以提升钙钛矿太阳能电池的效率，还可以显著改善钙钛矿太阳能电池的长期稳定性。
提高碘化铅薄膜质量即可提高钙钛矿薄膜质量，减少薄膜中缺陷的产生，因此越来越多的研究集中在碘化铅薄膜质量上。控制碘化铅原材料的生长取向，提高碘化铅薄膜质量，进而提高钙钛矿薄膜的质量，提高电池的稳定性成为一个热门方向。黄维课题组采用醋酸铅与碘化钾控制生成物碘化铅的生长取向，制备取向为(101)的碘化铅晶体，将其溶于二甲基甲酰胺即可得到碘化铅胶体。利用碘化铅胶体可制备致密碘化铅薄膜，生成有序的碘化铅钝化层，更精确的钝化缺陷，进而提高钙钛矿薄膜的质量，获得22.22％的能量转换效率。
如何去利用碘化铅钝化并减少碘化铅分解去提高钙钛矿薄膜的稳定性已成为当下热门的研究方向之一。器件测试、封装过程都避免不了与水分接触，然而在湿度和长期光照时碘化铅晶体会发生分解，加速钙钛矿薄膜的降解。我们通过向碘化铅胶体中添加包覆材料，在第一步制备碘化铅薄膜时包覆部分碘化铅晶粒，在第二步旋涂卤化阳离子时，该部分碘化铅晶体不参与反应，而形成钝化层。这种包覆不仅可以提升钝化层的钝化作用，提升器件效率，同时可以避免碘化铅光分解，进而提升钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。我们既可通过碘化铅胶体制备高质量、优取向的碘化铅薄膜，进而可制备高质量钙钛矿薄膜，提高薄膜稳定性，也可以通过包覆材料包裹碘化铅晶粒形成钝化层，钝化钙钛矿薄膜中的缺陷，并且减少碘化铅晶体与水的直接接触，提高碘化铅晶体在光照下的稳定性，使钙钛矿薄膜达到高效率和长期稳定的效果，进一步推动钙钛矿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能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法，以解决现有的钙钛矿太阳能电池中，碘化铅钝化钙钛矿薄膜中缺陷的能力极其显著，但是碘化铅具有感光性，在湿润和光照条件下会发生分解，且碘化铅的光分解会加速钙钛矿太阳能电池器件降解的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1：对透明导电基板的表面进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
S2：在透明导电基板的表面旋涂制备电子传输层；
S3：将带有电子传输层的透明导电基板进行紫外臭氧处理；
S4：在氮气环境下，制备碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入包覆材料，并搅拌，用以在制备碘化铅薄膜时包覆部分碘化铅晶粒；
S5：在氮气环境下，在电子传输层上旋涂S4制备的试剂，并进行退火结晶处理，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S6：在氮气环境下，在碘化铅薄膜上旋涂卤化物阳离子，并进行退火结晶处理，生成钙钛矿吸光层；
S7：在氮气环境下，在钙钛矿吸光层上旋涂Spiro-OMeTAD溶液，并进行退火结晶处理，制备空穴传输层；
S8：通过热蒸镀法，在空穴传输层上制备金属电极；
S9：在氮气氛围和AM1.5光照下，测试钙钛矿太阳能电池的光电特性；
所述包覆材料包括有机小分子、有机聚合物、有机盐，所述有机小分子包括BAI、PEAI、VA、D4TBP、TOPO、辛氨、氯化胆碱、L-a磷脂酰胆碱、月桂酰基谷氨酸、三甲基甘氨酸、氨基酸、3-己基噻吩、碘五氟苯、噻吩、吡啶、4-巯基苯甲酸、苄胺；
所述有机聚合物包括PP、PA、PAA、PEA、PMMA、P3HT、AQ310、PHF、PNF222、PTQ10、PDCBT、F8TBT、PNDIT、IDIC、PTB7-NBr、PTFBDT-BZS、PBTB-T、DTT-8、PBDTT-DPP、PT、PCPDTTBTT、PDPPTPT、PNTz4T、J52、PBDD4T-2F、F8Se2；
所述有机盐包括3-(癸基二甲基铵基)-丙烷磺酸盐、木质素磺酸盐、石油磺酸盐、月桂醇硫酸盐、直链烷基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、重烷基苯磺酸盐。
可选的，所述碘化铅胶体内的碘化铅晶体中，(101)晶面所占比例为70％～90％。
可选的，所述碘化铅胶体的浓度为在1mL的溶剂中添加0.001g～15g碘化铅晶体。
可选的，所述碘化铅胶体的溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、乙酸、丙酮、硝基甲烷、苯胺、甲醇、乙二醇。
可选的，所述钙钛矿吸光层包括MAPbI3、(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x、CsPbI2Br、CsPbI3、CsPbBr3、Cs0.05(FA1-xMAx)0.95Pb(I1-yBry)3、FAPbI3、MAxFA1-xPbI3、FA1-xCsxPbI3、GAPbI3、GAxMA1-xPbI3、(PEA)2(MA)2Pb3I10、(IC2H4NH3)2(MA)n-1PbI3n+1、MASnxPb1-xI3、MAPbI3-xClx、FAPb(BryI1-y)3、FAyCs1-yPb[I(1-x)Brx]3、CsPbIBr2、Cs2PbI6、CsPb1-xSrxI2Br、CsPb0.9Sn0.1IBr2。
本发明还提供了一种能一致钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括透明导电基板和依次设在所述透明导电基板上的电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极。
在本发明提供的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法中，碘化铅胶体可以调控碘化铅晶体的生长取向，进而制备致密、均匀的高质量钙钛矿薄膜，制备高效率钙钛矿太阳能电池器件；向碘化铅胶体中添加包覆材料，可以包覆一部分碘化铅晶粒，该部分晶粒不参与生成钙钛矿的反应，充当钝化缺陷的作用。碘化铅在一定湿度下，光照会发生分解，加速钙钛矿薄膜分解，包覆材料减少碘化铅晶体与水分直接接触，提高碘化铅钝化层的稳定性，可制备高效率且具备长期稳定性的钙钛矿太阳能电池，进一步推动钙钛矿太阳能电池商业化。
附图说明
图1是本发明提供的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
图2是本发明提供的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的J-V曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供了一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1：对透明导电基板1的表面进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干；作为优选，所述透明导电基板1的表面粗糙度小于1nm，清洗方式为超声清洗；
S2：使用匀胶机，在透明导电基板1的表面旋涂制备电子传输层2；
S3：将带有电子传输层2的透明导电基板1进行紫外臭氧处理5min～30min；
S4：在99.9％氮气环境下，向1mL的溶剂中添加0.001g～15g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃～100℃温度下搅拌10min～480min，制备形成碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入0.001g～1g包覆材料，于60℃～100℃温度下搅拌10min～720min，用以在制备碘化铅薄膜时包覆部分碘化铅晶粒；作为优选，所述碘化铅胶体的浓度为在1mL的溶剂中添加0.001g～15g碘化铅晶体；作为优选，所述碘化铅胶体的溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、乙酸、丙酮、硝基甲烷、苯胺、甲醇、乙二醇；作为优选，所述碘化铅胶体内的碘化铅晶体中，(101)晶面所占比例为70％～90％；所述包覆材料包括有机小分子、有机聚合物、有机盐；所述碘化铅胶体中包覆材料的浓度为0.001g/mL～1g/mL；
S5：在99.9％氮气环境下，采用1500转/分～4500转/分转速，在电子传输层2上旋涂S4制备的试剂，并在70℃～150℃进行退火结晶处理10～3600秒，在电子传输层2上形成碘化铅薄膜；
S6：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于1500转/分～4500转/分转速旋涂卤化物阳离子，并进行70℃～150℃退火结晶处理10min～60min，生成钙钛矿吸光层4；
S7：在氮气环境下，在钙钛矿吸光层4上旋涂Spiro-OMeTAD溶液，并进行退火结晶处理，制备空穴传输层5；
S8：通过热蒸镀法，在空穴传输层5上制备金属电极6，作为优选，所述金属电极6的材料为Ag；
S9：在氮气氛围和AM1.5光照下，测试钙钛矿太阳能电池的光电特性；
所述有机小分子包括BAI、PEAI、VA、D4TBP、TOPO、辛氨、氯化胆碱、L-a磷脂酰胆碱、月桂酰基谷氨酸、三甲基甘氨酸、氨基酸、3-己基噻吩、碘五氟苯、噻吩、吡啶、4-巯基苯甲酸、苄胺。所述有机聚合物包括PP、PA、PAA、PEA、PMMA、P3HT、AQ310、PHF、PNF222、PTQ10、PDCBT、F8TBT、PNDIT、IDIC、PTB7-NBr、PTFBDT-BZS、PBTB-T、DTT-8、PBDTT-DPP、PT、PCPDTTBTT、PDPPTPT、PNTz4T、J52、PBDD4T-2F、F8Se2。所述有机盐包括3-(癸基二甲基铵基)-丙烷磺酸盐、木质素磺酸盐、石油磺酸盐、月桂醇硫酸盐、直链烷基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、重烷基苯磺酸盐。
所述钙钛矿吸光层4包括MAPbI3、(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x、CsPbI2Br、CsPbI3、CsPbBr3、Cs0.05(FA1-xMAx)0.95Pb(I1-yBry)3、FAPbI3、MAxFA1-xPbI3、FA1-xCsxPbI3、GAPbI3、GAxMA1-xPbI3、(PEA)2(MA)2Pb3I10、(IC2H4NH3)2(MA)n-1PbI3n+1、MASnxPb1-xI3、MAPbI3-xClx、FAPb(BryI1-y)3、FAyCs1-yPb[I(1-x)Brx]3、CsPbIBr2、Cs2PbI6、CsPb1-xSrxI2Br、CsPb0.9Sn0.1IBr2。
本发明还提供了了一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括透明导电基板1和依次设在所述透明导电基板1上的电子传输层2、钙钛矿吸光层4、空穴传输层5和金属电极6。
本发明提供的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法中，通过向碘化铅胶体中加入包覆材料，包覆部分碘化铅晶粒，在完成卤化物阳离子旋涂后，制备高质量钙钛矿薄膜与碘化铅钝化层。被包覆的碘化铅晶粒不仅可以实现缺陷钝化，并且可以抑制碘化铅晶粒在长期光照下分解，进而提升钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性，进一步推动钙钛矿太阳能电池的商业化。
实施例一
如图1所示，选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x作为钙钛矿吸光层，PMMA作为包覆材料，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1：导电基底的清洗：将切割好的ITO导电玻璃基底依次在丙酮、异丙醇和乙醇中超声清洗各30min，然后用氮气流吹干；
S2：电子传输层的制备：对ITO导电玻璃基底进行紫外臭氧处理15min，采用旋涂法在清洗过的ITO表面沉积一层SnO2做电子传输层，150℃退火30min，退火完成后，将制备好电子传输层的导电基板紫外臭氧处理15min；
S3：在氮气环境下，向1mL体积比为3:1:1的二甲基甲酰胺、乙腈、二甲基亚砜混合溶液中添加0.5g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入0.01g的PMMA，于70下搅拌120min；
S4：在99.9％氮气环境下，采用1500转/分转速旋涂S3中制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理30秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S5：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于1700转/分转速旋涂质量比为9:1的FAI、MABr的异丙醇溶液，并进行100℃退火结晶处理15min，生成钙钛矿薄膜；
S6：取520mg的Li-TFSI搅拌溶解于1mL的乙腈，得到Li-TFSI-乙腈溶液；天平称取72.3mg的Spiro-OMeTAD置于5ml试剂瓶中，用移液枪取1ml氯苯倒入试剂瓶中，搅拌溶解，再加入28.8μL的TBP和17.5μL的Li-TFSI-乙腈溶液，搅拌；Spiro-OMeTAD、Li-TFSI溶液、TBP加入氯苯当中充分溶解后得到空穴溶液，在氮气环境下旋涂Spiro-OMeTAD溶液，并进行退火结晶处理，制备空穴传输层；
S7：通过热蒸镀法，在空穴传输层上形成银电极，并在99.9％的氮气氛围和AM1.5光照下，测试太阳能电池的光电特性，如图2所示，该电池的能量转换效率为20.19％。
实施例二
如图1所示，选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，FAPbI3作为钙钛矿吸光层，PEA作为包覆材料，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S2步骤与实施例S1～S2相似；
S3：在氮气环境下，向1mL体积比为9:1的二甲基甲酰胺和二甲基亚砜混合溶液中添加0.4g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入0.005g的PEA，于80℃下搅拌240min；
S4：在99.9％氮气环境下，采用3000转/分转速旋涂S3中制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理10秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S5：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于2000转/分转速旋涂FAI的异丙醇溶液，并进行100℃退火结晶处理15min，生成钙钛矿薄膜；
S6～S7步骤与实施例S6～S7相似。
实施例三
如图1所示，选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，FAPbI3作为钙钛矿吸光层，3-(癸基二甲基铵基)-丙烷磺酸盐作为包覆材料，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S2步骤与实施例S1～S2相似；
S3：在氮气环境下，向1mL体积比为4:1的二甲基甲酰胺和乙腈混合溶液中添加0.5g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于80℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入0.005g的3-(癸基二甲基铵基)-丙烷磺酸盐，于80℃下搅拌240min；
S4：在99.9％氮气环境下，采用2500转/分转速旋涂S3中制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理120秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S5：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于3500转/分转速旋涂FAI的异丙醇溶液，并进行100℃退火结晶处理20min，生成钙钛矿薄膜；
S6～S7步骤与实施例S6～S7相似。
实施例四
如图1所示，选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，MAPbI3作为钙钛矿吸光层，吡啶作为包覆材料，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S2步骤与实施例S1～S2相似；
S3：在氮气环境下，向1mL的二甲基甲酰胺溶剂中添加0.055g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于75℃温度下搅拌300min，形成碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入0.5g的吡啶，于75℃下搅拌240min；
S4：在99.9％氮气环境下，采用3000转/分转速旋涂S3中制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理100秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S5：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于4000转/分转速旋涂MAI的异丙醇溶液，并进行100℃退火结晶处理25min，生成钙钛矿薄膜；
S6～S7步骤与实施例S6～S7相似。
实施例五
如图1所示，选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x作为钙钛矿吸光层，噻吩作为包覆材料，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S2步骤与实施例S1～S2相似；
S3：在氮气环境下，向1mL体积比为9：1的二甲基甲酰胺、二甲基亚砜混合溶液中添加0.45g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加1g的噻吩，于80℃下搅拌240min；
S4：在99.9％氮气环境下，采用3500转/分转速旋涂S3中制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理60秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S5：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于4000转/分转速旋涂质量比为9:1的FAI、MABr的异丙醇溶液，并进行150℃退火结晶处理15min，生成钙钛矿薄膜；
S6～S7步骤与实施例S6～S7相似。
实施例六
如图1所示，选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，GAxMA1-xPbI3作为钙钛矿吸光层，P3HT作为包覆材料，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S2步骤与实施例S1～S2相似；
S3：在氮气环境下，向1mL体积比为9：1的二甲基甲酰胺、二甲基亚砜混合溶液中添加0.55g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入0.03g的P3HT，于80℃下搅拌240min；
S4：在99.9％氮气环境下，采用2000转/分转速旋涂S3中制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理180秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S5：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于3700转/分转速旋涂质量比为9:1的MAI、GAI的异丙醇溶液，并进行150℃退火结晶处理15min，生成钙钛矿薄膜；
S6～S7步骤与实施例S6～S7相似。
实施例七
如图1所示，选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，Cs0.05(FA1-xMAx)0.95Pb(I1-yBry)3作为钙钛矿吸光层，氯化胆碱作为包覆材料，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S2步骤与实施例S1～S2相似；
S3：在氮气环境下，向1mL体积比为9：1的二甲基甲酰胺、二甲基亚砜混合溶液中添加0.65g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于90℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入0.5g的氯化胆碱，于90℃下搅拌240min；
S4：在99.9％氮气环境下，采用3000转/分转速旋涂S3中制备的试剂，并在100℃进行退火结晶处理240秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S5：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于3000转/分转速旋涂质量比为9：6：1的FAI：MABr：CsI的异丙醇溶液，并进行100℃退火结晶处理15min，生成钙钛矿薄膜；
S6～S7步骤与实施例S6～S7相似。
本发明中，可通过碘化铅胶体调控碘化铅薄膜取向生长，提高碘化铅晶体的有序性，提高碘化铅薄膜的质量，有效实现钙钛矿薄膜的缺陷钝化；而且，向碘化铅胶体中添加包覆材料，包覆部分碘化铅晶粒，减少碘化铅晶体与水分直接接触，提高碘化铅晶体在光照下的稳定性。即本发明既可利用碘化铅钝化制备出高效率钙钛矿太阳能电池，也可提高碘化铅钝化层的稳定性，进而提高钙钛矿太阳能电池的长期稳定性，进一步推动钙钛矿太阳能电池的商业化。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (6)

1.一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对透明导电基板(1)的表面进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
S2：在透明导电基板(1)的表面旋涂制备电子传输层(2)；
S3：将带有电子传输层(2)的透明导电基板(1)进行紫外臭氧处理；
S4：在氮气环境下，制备碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入包覆材料，并搅拌，用以在制备碘化铅薄膜时包覆部分碘化铅晶粒；
S5：在氮气环境下，在电子传输层(2)上旋涂S4制备的试剂，并进行退火结晶处理，在电子传输层(2)上形成碘化铅薄膜；
S6：在氮气环境下，在碘化铅薄膜上旋涂卤化物阳离子，并进行退火结晶处理，生成钙钛矿吸光层(4)；
S7：在氮气环境下，在钙钛矿吸光层(4)上旋涂Spiro-OMeTAD溶液，并进行退火结晶处理，制备空穴传输层(5)；
S8：通过热蒸镀法，在空穴传输层(5)上制备金属电极(6)；
S9：在氮气氛围和AM1.5光照下，测试钙钛矿太阳能电池的光电特性；
所述包覆材料包括有机小分子、有机聚合物、有机盐，所述有机小分子包括BAI、PEAI、VA、D4TBP、TOPO、辛氨、氯化胆碱、L-a磷脂酰胆碱、月桂酰基谷氨酸、三甲基甘氨酸、氨基酸、3-己基噻吩、碘五氟苯、噻吩、吡啶、4-巯基苯甲酸、苄胺；
所述有机聚合物包括PP、PA、PAA、PEA、PMMA、P3HT、PNF222、PTQ10、PDCBT、F8TBT、PNDIT、PTB7-NBr、PTFBDT-BZS、PBTB-T、DTT-8、PBDTT-DPP、PT、PCPDTTBTT、PDPPTPT、PNTz4T、J52、PBDD4T-2F、F8Se2；
所述有机盐包括3-(癸基二甲基铵基)-丙烷磺酸盐、木质素磺酸盐、石油磺酸盐、月桂醇硫酸盐、直链烷基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、重烷基苯磺酸盐。
2.如权利要求1所述的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述碘化铅胶体内的碘化铅晶体中，(101)晶面所占比例为70％～90％。
3.如权利要求1所述的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述碘化铅胶体的浓度为在1mL的溶剂中添加0.001g～15g碘化铅晶体。
4.如权利要求1所述的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述碘化铅胶体的溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、乙酸、丙酮、硝基甲烷、苯胺、甲醇、乙二醇。
5.如权利要求1所述的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿吸光层(4)包括MAPbI3、(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x、CsPbI2Br、CsPbI3、CsPbBr3、Cs0.05(FA1-xMAx)0.95Pb(I1-yBry)3、FAPbI3、MAxFA1-xPbI3、FA1-xCsxPbI3、GAPbI3、GAxMA1-xPbI3、(PEA)2(MA)2Pb3I10、(IC2H4NH3)2(MA)n-1PbI3n+1、MASnxPb1-xI3、MAPbI3-xClx、FAPb(BryI1-y)3、FAyCs1-yPb[I(1-x)Brx]3、CsPbIBr2、Cs2PbI6、CsPb1-xSrxI2Br、CsPb0.9Sn0.1IBr2。
6.一种基于权利要求1所述的一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池的制备方法制备出的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池包括透明导电基板(1)和依次设在所述透明导电基板(1)上的电子传输层(2)、钙钛矿吸光层(4)、空穴传输层(5)和金属电极(6)。
CN202010549648.XA 2020-06-16 2020-06-16 一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法 Active CN111640871B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010549648.XA CN111640871B (zh) 2020-06-16 2020-06-16 一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010549648.XA CN111640871B (zh) 2020-06-16 2020-06-16 一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111640871A CN111640871A (zh) 2020-09-08
CN111640871B true CN111640871B (zh) 2022-11-22

Family

ID=72328782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010549648.XA Active CN111640871B (zh) 2020-06-16 2020-06-16 一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111640871B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113013338B (zh) * 2021-03-05 2024-04-19 北京化工大学 一种钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN113725370A (zh) * 2021-08-19 2021-11-30 西安石油大学 一种太阳电池中TiO2电子传输层钝化方法
CN114937743B (zh) * 2022-05-12 2023-07-11 苏州大学 一种基于甲脒基有机/无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN115312665B (zh) * 2022-07-28 2023-05-23 兰州大学 太阳能电池及其制备方法
CN116230799B (zh) * 2023-03-09 2024-01-26 南开大学 一种3-氨基-5-溴吡啶-2-甲酰胺材料钝化无机钙钛矿基太阳电池及制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107437587A (zh) * 2016-05-25 2017-12-05 中南大学 一种在空气中制备钙钛矿太阳能电池钙钛矿活性层的方法
WO2018152494A1 (en) * 2017-02-17 2018-08-23 Nutech Ventures Passivation of defects in perovskite materials for improved solar cell efficiency and stability
CN107265881B (zh) * 2017-06-20 2020-01-10 宁波大学 多孔碘化亚铅层及应用该多孔碘化亚铅层的钙钛矿太阳能电池的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111640871A (zh) 2020-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111640871B (zh) 一种能抑制钝化层光分解的钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN111640870B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN109004090B (zh) 一种拓宽有机太阳能电池聚电解质类修饰层加工窗口的方法
CN105810831B (zh) 一种铅锡混合钙钛矿薄膜、其制备方法及应用
CN109817810B (zh) 一种掺杂三唑离子液体的钙钛矿太阳能电池及制备方法
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
CN115332454A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN111640872A (zh) 一种能调控碘化铅钝化层生长的钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN115188893A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN104638109A (zh) 一种有机太阳能电池的阴极界面材料及其制备方法
CN109755395B (zh) 一种应用风刀涂布制备有机聚合物薄膜太阳能电池的方法
CN108389974B (zh) 一种钙钛矿新型太阳能电池及其制备方法
US7960306B2 (en) Photo-energy transformation catalysts and methods for fabricating the same
CN114805150B (zh) 一种应用于铅基钙钛矿太阳能电池的界面修饰分子
CN206301843U (zh) 基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池
CN115697010A (zh) 一种多功能添加剂修饰的倒置钙钛矿太阳能电池
CN112599682A (zh) 一种新型柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN110190192B (zh) 一种反式有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN114284440A (zh) 一种双功能离子盐钝化锡基钙钛矿薄膜及其钙钛矿太阳能电池的制备方法和应用
CN113416155A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池添加剂的制备方法及其应用
CN113299833A (zh) 一种界面接触的反式钙钛矿太阳电池组件及制备方法与应用
CN109904325A (zh) 一种气致变色调控型半透明聚合物太阳能电池及其制备方法
CN114824105B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN116920758B (zh) 一种钙钛矿溶液的配制方法及钙钛矿电池的制备方法
CN220359678U (zh) 一种晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池

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