CN112062992A - 一种苯磺酸钠改性pedot/pss的薄膜及其制备方法和在太阳能电池中的应用 - Google Patents
一种苯磺酸钠改性pedot/pss的薄膜及其制备方法和在太阳能电池中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112062992A CN112062992A CN202010982341.9A CN202010982341A CN112062992A CN 112062992 A CN112062992 A CN 112062992A CN 202010982341 A CN202010982341 A CN 202010982341A CN 112062992 A CN112062992 A CN 112062992A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pss
- pedot
- sodium benzenesulfonate
- perovskite
- solar cell
- 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
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 title claims abstract description 114
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 title claims description 29
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 title claims description 29
- 239000011734 sodium Substances 0.000 title claims description 29
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims abstract description 85
- MZSDGDXXBZSFTG-UHFFFAOYSA-M sodium;benzenesulfonate Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 MZSDGDXXBZSFTG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 69
- 229940077386 sodium benzenesulfonate Drugs 0.000 claims abstract description 66
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 48
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 46
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 2
- MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N [60]pcbm Chemical group C123C(C4=C5C6=C7C8=C9C%10=C%11C%12=C%13C%14=C%15C%16=C%17C%18=C(C=%19C=%20C%18=C%18C%16=C%13C%13=C%11C9=C9C7=C(C=%20C9=C%13%18)C(C7=%19)=C96)C6=C%11C%17=C%15C%13=C%15C%14=C%12C%12=C%10C%10=C85)=C9C7=C6C2=C%11C%13=C2C%15=C%12C%10=C4C23C1(CCCC(=O)OC)C1=CC=CC=C1 MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 abstract description 4
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 99
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 45
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 8
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 8
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 5
- RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N anisole Chemical compound COC1=CC=CC=C1 RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N methoxybenzene Substances CCCCOC=C UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 150000003385 sodium Chemical class 0.000 description 2
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000000861 blow drying Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 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
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920000172 poly(styrenesulfonic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 1
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 1
- 229940005642 polystyrene sulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
-
- 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
- H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2365/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2425/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
- C08J2425/18—Homopolymers or copolymers of aromatic monomers containing elements other than carbon and hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/36—Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
- C08K5/41—Compounds containing sulfur bound to oxygen
- C08K5/42—Sulfonic acids; Derivatives thereof
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜及其制备方法和在太阳能电池中的应用，属于太阳能电池制备技术领域。本发明通过PEDOT/PSS溶液中加入浓度为3～15mg/mL的苯磺酸钠溶液可以得到苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜，其能够改善PEDOT/PSS相应的性能(如减小表面粗糙度、提升导电性等)。修饰后的薄膜可以用作钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，提升钙钛矿太阳能电池的开路电压、提升空穴传输速率、钝化钙钛矿层的缺陷、提高填充因子、提高钙钛矿太阳能电池短路电流和提高光电转化效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜及其制备方法和在太阳能电池中的应用。
背景技术
为了解决人类面临的能源问题，开发了各种新型的太阳能光伏器件，如硅太阳能电池、砷化镓太阳能电池、砷化镓太阳能电池、薄膜太阳能电池和新兴太阳能电池(染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池、量子点太阳能电池、钙钛矿太阳能电池)。有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池由于钙钛矿材料的优良性能(如直接带隙、载流子迁移率高、双极性特性、载流子扩散长度长和吸收系数高等)成为下一代光电材料的新发展方向。
反式平面钙钛矿太阳能电池常用的结构是ITO/(PEDOT/PSS)/Perovskite/PCBM/BCP/Ag，其中PEDOT/PSS为空穴传输层，PCBM为电子传输层。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS)由于其高透明度、很强的机械稳定性和能低温制备等优点，是钙钛矿太阳能电池中作为空穴传输层使用最广泛的聚合物。然而，以PEDOT/PSS作为空穴传输层的反式平面太阳能电池表现出相对较低的性能、较大的迟滞以及明显的水分不稳定性。PEDOT/PSS的酸性、非均匀电学性质、电荷载流子输运的不平衡会对钙钛矿生长和结晶度的负面影响。近年来，掺杂修饰方法被广泛用来钝化钙钛矿吸光层与电子或空穴传输层的界面，以减少界面的缺陷密度，减少界面的载流子复合，提高太阳能电池的光电转化效率。以往的研究已用咪唑等有机材料用来修饰PEDOT/PSS，以提高钙钛矿太阳能电池的效率。但是咪唑等添加剂很难同时提高钙钛矿电池的电开路电压，短路电流，填充因子。
因此为了进一步改善以PEDOT/PSS作为空穴传输层在太阳能电池中存在的缺陷，有必要对PEDOT/PSS进行新的改性研究，已获得性能良好的太阳能电池。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜；本发明的目的之二在于提供一种苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜的制备方法；本发明的目的之三在于提供和一种苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜在太阳能电池中的应用。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.一种苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜的制备方法，所述制备方法具体内容如下：将苯磺酸钠溶液加入到PEDOT/PSS溶液中，搅拌使其混合均匀，通过旋涂的方式制成薄膜即为苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜。
优选的，所述苯磺酸钠溶液中溶剂为水。
优选的，所述苯磺酸钠溶液中苯磺酸钠与PEDOT/PSS溶液的质量体积比为3～15:1，g:L。
2.上述制备方法制备得到的苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜。
3.一种钙钛矿太阳能电池，所述太阳能电池中空穴传输层为上述苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜。
优选的，所述太阳能电池由下往上依次包括基底层、空穴传输层、吸光层、电子传输层和金属背电极。
进一步优选的，所述基底层为ITO；所述吸光层为FA0.2MA0.8PbI3-xClx，其中x满足以下条件：0≤x≤1。
进一步优选的，所述电子传输层为PCBM电子传输层。
进一步优选的，所述金属背电极为Ag。
3.上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)对导电基底进行预处理；
(2)在预处理后的导电基底上旋涂权利要求4所述的苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜形成空穴传输层；
(3)在空穴传输层上旋涂钙钛矿吸光层；
(4)在钙钛矿吸光层上旋涂电子传输层；
(5)在电子传输层上蒸镀金属背电极即可。
优选的，步骤(1)中所述预处理为：依次用洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮和异丙醇清洗后用氮气枪吹干，然后进行UV处理。
优选的，步骤(2)中所述空穴传输层的旋涂制备方法为：将权利要求4所述的苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜滴加到导电基底上，然后以5000～9000rpm的速度旋涂30～60s，最后在120～140℃下退火15～20min。
进一步优选的，所述苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜在滴加之前经过0.45um针头式过滤器过滤。
优选的，步骤(3)中钙钛矿吸光层的旋涂制备方法具体为：将步骤(2)中得到的复合层材料在65～75℃下预热1～2min，然后将温度为60～75℃的钙钛矿前驱液滴加到复合层材料上，先以800～1000rpm的速度旋涂15～20s，再以3000～3500rpm的速度旋涂35～40s，最后在95～100℃下退火15～20min。
进一步优选的，在所述钙钛矿前驱液旋涂结束前10～15s时，在1～2s内滴加700～1000μL萃取液。
进一步优选的，所述钙钛矿前驱液为FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿前驱液，其中0≤X≤1。
进一步优选的，所述萃取液为氯苯、甲苯或苯甲醚中的任意一种。
优选的，步骤(4)中所述电子传输层的旋涂制备方法具体为：将由基底层、空穴传输层和钙钛矿吸光层层叠形成的复合层材料冷却至室温后，将电子传输层材料的溶液滴加到所述钙钛矿吸光层上，然后以2000～2500rpm的速度旋涂30～40s。
进一步优选的，所述电子传输层材料的溶液为PCBM氯苯溶液。
本发明的有益效果在于：本发明公开了一种改性PEDOT/PSS的方法，即在PEDOT/PSS(聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸)溶液中加入苯磺酸钠溶液进行改性，得到一种苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜。将其用于制备钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层，不但可以减小表面粗糙度，使钙钛矿吸光层(FA0.2MA0.8PbI3-xClx)有更好的结晶性；同时将苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜用于钙钛矿太阳能电池能够提升空穴传输层的功函数使之与钙钛矿吸光层的能级更加匹配，从而提升钙钛矿太阳能电池的开路电压；另外由于在改性过程中引入了钠元素，增加了其作为空穴传输层的导电性，提升了空穴传输速率；苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜作为空穴传输层还减小了钙钛矿层的非辐射复合，钝化了钙钛矿层的缺陷，同时还能提高填充因子；由于钙钛矿层的结晶性更好，形成的晶粒尺寸更大，使钙钛矿太阳能电池短路电流得到了提高，从而提高了光电转化效率。
2、本发明还公开了一种以上述苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，其制备方法简单易操作，具有高开路电压、高短路电流、高填充因子、高转化效率的特点，可以直接在工业生产中大规模推广，在太阳能电池方面有着潜在的应用价值。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为实施例1中制备的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
图2为实施例1中制备的钙钛矿太阳能电池的界面截面扫描电镜图；
图3为对比实施例1(a)和实施例2(b)中制备的钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的AFM图；
图4为对比实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的UPS测试结果图(a)和能带图(b)；
图5为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的电导率测试结果图；
图6为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3- xClx钙钛矿吸光层的SEM图以及相应的空穴传输层上接触角测试结果，其中a为对比实施例1(Contro)、b为实施例1(SB-3)、c为实施例1(SB-9)、d为实施例1(SB-15)；
图7为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3- xClx钙钛矿吸光层的XRD图；
图8为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3- xClx钙钛矿吸光层的荧光曲线图；
图9为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3- xClx钙钛矿吸光层的荧光寿命图；
图10为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3- xClx钙钛矿吸光层的吸收曲线图；
图11为对比实施例1(如图11中a所示)和实施例1～3(分别如图11中b、c和d所示)中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的AFM图；
图12为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的I-V曲线图；
图13为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的IPCE曲线图；
图14为对比实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的正扫、反扫IV曲线图；
图15为对比实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的瞬态光电流测试图；
图16为对比实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的瞬态光电压测试图；
图17为对比实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的瞬态光电压图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
制备一种以苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，具体方法如下：
(1)将15mm×15mm的ITO玻璃依次用洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮和异丙醇各清洗30min后用氮气枪吹干，然后UV处理30min；
(2)首先将苯磺酸钠的水溶液加入到PEDOT/PSS溶液(其中苯磺酸钠与PEDOT/PSS溶液的质量体积比为3:1)中，搅拌使其混合均匀，通过旋涂的方式制成苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜，采用0.45μm针头式过滤器过滤，然后将其滴加到经步骤(1)处理后的ITO上，然后以7000rpm的速度旋涂40s，最后在120℃下退火15min，制得苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜的空穴传输层(记为SB-3)；
(3)将由ITO和苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的空穴传输层层叠形成的复合层在70℃下预热2min，然后将50μL温度为70℃的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿前驱液滴加到步骤(2)中空穴传输层上，先以1000rpm的速度旋涂20s，再以3500rpm的速度旋涂40s，最后在95℃下退火20min，制得FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层，其中，在述FA0.2MA0.8PbI3-xClx前驱液旋涂结束前10s时，在2s内滴加1000μL氯苯；
(4)将由ITO、苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的空穴传输层和FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层层叠形成的复合层冷却至室温后，将50μL PCBM氯苯溶液滴加到步骤(3)中FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层上，然后以2400rpm的速度旋涂35s，制得PCBM电子传输层；
(5)在高真空(＜2.5×10-5Pa)下，通过热蒸发在步骤(4)中PCBM电子传输层上沉积厚度为1nm的LiF和90nm的Ag膜，即可。
实施例2
制备一种以苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，具体方法如下：
(1)将15mm×15mm的ITO玻璃依次用洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮和异丙醇各清洗30min后用氮气枪吹干，然后UV处理30min；
(2)首先将苯磺酸钠的水溶液加入到PEDOT/PSS溶液中(其中苯磺酸钠与PEDOT/PSS溶液的质量体积比为9:1)，搅拌使其混合均匀，通过旋涂的方式制成苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜，采用0.45μm针头式过滤器过滤，然后将其滴加到经步骤(1)处理后的ITO上，然后以7000rpm的速度旋涂40s，最后在120℃下退火15min，制得苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜的空穴传输层(记为SB-9)；
(3)将由ITO和苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的空穴传输层层叠形成的复合层在70℃下预热2min，然后将50μL温度为70℃的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿前驱液滴加到步骤(2)中空穴传输层上，先以1000rpm的速度旋涂20s，再以3500rpm的速度旋涂40s，最后在95℃下退火20min，制得FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层，其中，在述FA0.2MA0.8PbI3-xClx前驱液旋涂结束前10s时，在2s内滴加1000μL氯苯；
(4)将由ITO、苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的空穴传输层和FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层层叠形成的复合层冷却至室温后，将50μL PCBM氯苯溶液滴加到步骤(3)中FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层上，然后以2400rpm的速度旋涂35s，制得PCBM电子传输层；
(5)在高真空(＜2.5×10-5Pa)下，通过热蒸发在步骤(4)中PCBM电子传输层上沉积厚度为1nm的LiF和90nm的Ag膜，即可。
实施例3
制备一种以苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，具体方法如下：
(1)将15mm×15mm的ITO玻璃依次用洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮和异丙醇各清洗30min后用氮气枪吹干，然后UV处理30min；
(2)首先将苯磺酸钠的水溶液加入到PEDOT/PSS溶液中(其中苯磺酸钠与PEDOT/PSS溶液的质量体积比为15:1)，搅拌使其混合均匀，通过旋涂的方式制成苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜，采用0.45μm针头式过滤器过滤，然后将其滴加到经步骤(1)处理后的ITO上，然后以7000rpm的速度旋涂40s，最后在120℃下退火15min，制得苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜的空穴传输层(记为SB-15)；
(3)将由ITO和苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的空穴传输层层叠形成的复合层在70℃下预热2min，然后将50μL温度为70℃的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿前驱液滴加到步骤(2)中空穴传输层上，先以1000rpm的速度旋涂20s，再以3500rpm的速度旋涂40s，最后在95℃下退火20min，制得FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层，其中，在述FA0.2MA0.8PbI3-xClx前驱液旋涂结束前10s时，在2s内滴加1000μL氯苯；
(4)将由ITO、苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的空穴传输层和FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层层叠形成的复合层冷却至室温后，将50μL PCBM氯苯溶液滴加到步骤(3)中FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层上，然后以2400rpm的速度旋涂35s，制得PCBM电子传输层；
(5)在高真空(＜2.5×10-5Pa)下，通过热蒸发在步骤(4)中PCBM电子传输层上沉积厚度为1nm的LiF和90nm的Ag膜，即可。
对比实施例1
制备一种以PEDOT/PSS为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，具体方法如下：
(1)将15mm×15mm的ITO玻璃依次用洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮和异丙醇各清洗30min后用氮气枪吹干，然后UV处理30min；
(2)首先采用0.45μm针头式过滤器过滤PEDOT/PSS溶液，然后将其滴加到经步骤(1)处理后的ITO上，然后以7000rpm的速度旋涂40s，最后在120℃下退火15min，制得PEDOT/PSS的薄膜的空穴传输层(记为Control)；
(3)将由ITO和PEDOT/PSS的空穴传输层层叠形成的复合层在70℃下预热2min，然后将50μL温度为70℃的FA0.2MA0.8PbI3-xClx(0≤X≤1)钙钛矿前驱液滴加到步骤(2)中空穴传输层上，先以1000rpm的速度旋涂20s，再以3500rpm的速度旋涂40s，最后在95℃下退火20min，制得FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层，其中，在述FA0.2MA0.8PbI3-xClx前驱液旋涂结束前10s时，在2s内滴加1000μL氯苯；
(4)将由ITO、PEDOT/PSS的空穴传输层和FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层层叠形成的复合层冷却至室温后，将50μL PCBM氯苯溶液滴加到步骤(3)中FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层上，然后以2400rpm的速度旋涂35s，制得PCBM电子传输层；
(5)在高真空(＜2.5×10-5Pa)下，通过热蒸发在步骤(4)中PCBM电子传输层上沉积厚度为1nm的LiF和90nm的Ag膜，即可。
在上述制备过程中，步骤(2)中“以7000rpm的速度旋涂40s，最后在120℃下退火15min”的过程同样可以在“以5000～9000rpm的速度旋涂30～60s，最后在120～140℃下退火15～20min”得到相同的旋涂制备空穴传输层的效果；步骤(3)中采用的FA0.2MA0.8PbI3- xClx钙钛矿前驱液中满足0≤X≤1，旋涂过程同样可以在以下条件进行而旋涂制备形成钙钛矿吸光层：将步骤(2)中得到的复合层材料在65～75℃下预热1～2min，然后将温度为60～75℃的钙钛矿前驱液滴加到复合层材料上，先以800～1000rpm的速度旋涂15～20s，再以3000～3500rpm的速度旋涂35～40s，最后在95～100℃下退火15～20min；步骤(4)中“2400rpm的速度旋涂35s”同样可以在“2000～2500rpm的速度旋涂30～40s”的条件进行。
另外，步骤(3)中退火之前可以采用在“钙钛矿前驱液旋涂结束前10～15s时，在1～2s内滴加700～1000μL氯苯、甲苯或苯甲醚中的任意一种的萃取液”来停止旋涂过程。
性能测试
图1和图2为实施例1～3中制备得到的由下到上组成依次为ITO透明导电基底层(ITO)、苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜的空穴传输层(SB-PEDOT/PSS)、FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层(Perovskite)、PCBM电子传输层(PCBM)和金属Ag背电极(Ag)的钙钛矿太阳能电池的结构示意图和界面截面扫描电镜图。
图3为对比实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的AFM图，其中a为对比实施例1中以PEDOT/PSS作为空穴传输层、b为实施例2中以苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜为空穴传输层。由图3可知，苯磺酸钠修饰后的PEDOT/PSS层的表面粗糙度(0.82nm)小于未修饰的PEDOT/PSS层的粗糙度(1.05nm)。根据更光滑的空穴传输层更有利于钙钛矿太阳能电池吸光层的形成，故说明本发明中采用苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS后的薄膜将其作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输层确实有利于钙钛矿太阳能电池吸光层的形成。
图4为对比实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的UPS测试结果图(a)和能带图(b)。从图4中可以看出，本发明实施例2中采用苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS后将对比实施例1中PEDOT/PSS的功函数提高至-5.22eV，与钙钛矿太阳能电池吸光层的价带更加匹配，从而有利于空穴的传输，提升太阳能电池的开路电压。
图5为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的电导率测试结果图。由图5中的电导率测试结果可知，本发明中采用苯磺酸钠修饰后的PEDOT/PSS层作为空穴传输层后其电导率均高于修饰之前的电导率，说明苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS确实能够提升空穴传输能力。
图6为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3- xClx钙钛矿吸光层的SEM图以及相应的空穴传输层上接触角测试结果，其中a为对比实施例1(Contro)、b为实施例1(SB-3)、c为实施例1(SB-9)、d为实施例1(SB-15)。由图6可知，对比实施例1中制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层中晶粒尺寸小于实施例1～3中制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层中的晶粒尺寸，表明本发明采用苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS后作为空穴传输层有利于钙钛矿的结晶，形成更大的晶粒，从而能够提升短路电流。通过图6中空穴传输层上接触角测试结果可知，苯磺酸钠修饰的PEDOT/PSS空穴传输上接触角随着苯磺酸钠浓度的增加而减小，但浓度超过9mg/ml后接触角增大。更小的接触角也更利于后期FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的制备。说明本发明采用苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS后的薄膜作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输层确实有利于钙钛矿太阳能电池吸光层的形成。
图7为对比实施例1和实施例1～3中制备的制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的XRD图。由图7可知，实施例1中制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层XRD特征峰最高，即说明在经过9mg/mL的苯磺酸钠修饰的PEDOT/PSS形成的空穴传输层上制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的结晶度最好，由于钙钛矿吸光层越好的结晶度表明制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的质量越好，说明本发明中通过苯磺酸钠修饰的PEDOT/PSS有助于提高制备太阳能钙钛矿电池中钙钛矿吸光层的质量。
图8为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3- xClx钙钛矿吸光层的荧光曲线图。从图8可以看出，实施例1～3中FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的荧光强度小于对比实施例1，即钙钛矿太阳能电池中PEDOT/PSS空穴传输层经过苯磺酸钠修饰后，在空穴传输层上制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层在光照下生成的载流子(电子-空穴对)被快速转移，抑制了苯磺酸钠修饰的PEDOT/PSS空穴传输层和FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层之间的表面复合，提升了空穴的提取速率；其中在以不同浓度苯磺酸钠修饰的PEDOT/PSS空穴传输层上制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的荧光强度呈现先下降后上升的趋势，以浓度为9mg/mL的苯磺酸钠修饰的PEDOT/PSS空穴传输层上制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的荧光强度最小。
图9为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3- xClx钙钛矿吸光层的荧光寿命图。通过实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的荧光寿命比对比文件1中的短，说明在苯磺酸钠修饰的PEDOT/PSS空穴传输层上的荧光寿命比在未经修饰PEDOT/PSS空穴传输层上制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的荧光寿命短，其中苯磺酸钠修饰的PEDOT/PSS空穴传输层上制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的荧光寿命最短。更短的荧光寿命意味着更长的载流子扩散长度，说明空穴传输层经过苯磺酸钠修饰后，载流子更加容易从吸光层转移到空穴传输层。并且说明苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS中能很好地钝化界面处的缺陷，减少载流子的复合。
图10为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3- xClx钙钛矿吸光层的吸收曲线图。从图10中吸收曲线并没有产生明显变化，说明在制备钙钛矿太阳能电池的过程中，采用苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS空穴传输层并不会影响FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的光吸收。
图11为对比实施例1(如图11中a所示)和实施例1～3(分别如图11中b、c和d所示)中制备的钙钛矿太阳能电池的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的AFM图。相比于对比实施例1中FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层最大为13.1nm的粗糙度，实施例1～3中制备的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的粗糙度减小了，说明苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS后的空穴传输层更利于的FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸光层的制备，形成更光滑的薄膜，有利于提升钙钛矿太阳能电池的短路电流。
图12为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的I-V曲线图，其相应的数据如表1所示。
表1钙钛矿太阳能电池的I-V测试结果
| V<sub>OC</sub>(V) | J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>) | FF(％) | PCE(％) | |
| 对比实施例1 | 1.04 | 21.24 | 81.32 | 18.07 |
| 实施例1 | 1.08 | 21.25 | 82.88 | 19.03 |
| 实施例2 | 1.08 | 21.57 | 83.30 | 19.41 |
| 实施例3 | 1.08 | 21.52 | 82.09 | 19.06 |
由图12和表1可知，实施例1～3制备的钙钛矿太阳能电池的短路电流较对比实施例1制备的钙钛矿太阳能电池的开路电压高，即经苯磺酸钠修饰的PEDOT/PSS作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的短路电流较未修饰的PEDOT/PSS作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的开路电压高。其原因在于：苯磺酸钠修饰的PEDOT/SS的能带与FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿的能带更加匹配，同时能够加快载流子从FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿到空穴的传输，提高了短路电流。此外，实施例1～3制备的钙钛矿太阳能电池比对比实施例1的钙钛矿太阳能电池的填充因子要高，这表明苯磺酸钠能够钝化FA0.2MA0.8PbI3-xClx钙钛矿吸收层与PEDOT/PSS空穴传输层的界面，减少非辐射复合和界面电阻。
图13为对比实施例1和实施例1～3中制备的钙钛矿太阳能电池的IPCE曲线图。由图13可知，经过苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS后制备的钙钛矿太阳能电池(实施例1～3)的IPCE曲线高于未经过修饰的对比实施例1，说明PEDOT/PSS作为空穴传输层经过苯磺酸钠修饰后能够提高短路电流。
图14为对比实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的正扫、反扫IV曲线图，由图14可知，实施例2中经过苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS作为空穴传输层后制备的钙钛矿太阳能电池较实施例1中未经过修饰而直接以PEDOT/PSS作为空穴传输层制备的钙钛矿太阳能电池呈现更少的迟滞。
图15为实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的稳态输出曲线图，由图15可知，实施例3中制备的钙钛矿太阳能电池较实施例1中制备的钙钛矿太阳能电池呈现更高及更加稳定的稳态输出。
图16为对比实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的瞬态光电流测试图，由图16可知，实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池较对比实施例1中制备的钙钛矿太阳能电池响应时间更短，这表明实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池较对比实施例1中制备的钙钛矿太阳能电池载流子复合更慢，说明苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS作为空穴传输层有利于减缓钙钛矿太阳能电池载流子复合。
图17为对比实施例1和实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的瞬态光电压测试图。由图17可知，实施例2中以苯磺酸钠修饰PEDOT/PSS为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池较对比实施例1中制备的钙钛矿太阳能电池响应时间更长，这表明实施例2中的钙钛矿太阳能电池空穴传输层PEDOT/PSS经过苯磺酸钠修饰后较实施例1中制备的钙钛矿太阳能电池载流子提取速率和传输速率更快。
综上所述，通过PEDOT/PSS溶液中加入浓度为3～15mg/mL的苯磺酸钠溶液可以得到苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜，其能够改善PEDOT/PSS相应的性能(如减小表面粗糙度、提升导电性等)。上述苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜可以用作钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，使钙钛矿吸光层(FA0.2MA0.8PbI3-xClx)有更好的结晶性，提升空穴传输层的功函数使之与钙钛矿吸光层的能级更加匹配，从而提升钙钛矿太阳能电池的开路电压；另外由于在改性过程中引入了钠元素，增加了其作为空穴传输层的导电性，提升了空穴传输速率；苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜作为空穴传输层还减小了钙钛矿层的非辐射复合，钝化了钙钛矿层的缺陷，同时还能提高填充因子；由于钙钛矿层的结晶性更好，形成的晶粒尺寸更大，使钙钛矿太阳能电池短路电流得到了提高，从而提高了光电转化效率。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体内容如下：
将苯磺酸钠溶液加入到PEDOT/PSS溶液中，搅拌使其混合均匀，通过旋涂的方式制成薄膜即为苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述苯磺酸钠溶液中溶剂为水。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述苯磺酸钠溶液中苯磺酸钠与PEDOT/PSS溶液的质量体积比为3～15:1，g:L。
4.权利要求1～3任一项所述的制备方法制备得到的苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜。
5.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池中空穴传输层为权利要求4所述的苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池由下往上依次包括基底层、空穴传输层、吸光层、电子传输层和金属背电极。
7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述基底层为ITO；所述吸光层为FA0.2MA0.8PbI3-xClx，其中x满足以下条件：0≤x≤1；所述电子传输层为PCBM电子传输层；所述金属背电极为Ag。
8.权利要求5～7任一项所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)对导电基底进行预处理；
(2)在预处理后的导电基底上旋涂权利要求4所述的苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜形成空穴传输层；
(3)在空穴传输层上旋涂钙钛矿吸光层；
(4)在钙钛矿吸光层上旋涂电子传输层；
(5)在电子传输层上蒸镀金属背电极即可。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述空穴传输层的旋涂制备方法为：将权利要求4所述的苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜滴加到导电基底上，然后以5000～9000rpm的速度旋涂30～60s，最后在120～140℃下退火15～20min。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜在滴加之前经过0.45um针头式过滤器过滤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010982341.9A CN112062992A (zh) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | 一种苯磺酸钠改性pedot/pss的薄膜及其制备方法和在太阳能电池中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010982341.9A CN112062992A (zh) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | 一种苯磺酸钠改性pedot/pss的薄膜及其制备方法和在太阳能电池中的应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112062992A true CN112062992A (zh) | 2020-12-11 |
Family
ID=73681193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010982341.9A Pending CN112062992A (zh) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | 一种苯磺酸钠改性pedot/pss的薄膜及其制备方法和在太阳能电池中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112062992A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113097392A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 合肥工业大学 | 一种钙钛矿太阳能电池的晶界钝化方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150311364A1 (en) * | 2014-04-29 | 2015-10-29 | National Central University | Method for preparing perovskite film and solar cell thereof |
| CN105304209A (zh) * | 2014-11-27 | 2016-02-03 | 中国科学院金属研究所 | 一种在彩色滤光片上制备透明导电薄膜的方法 |
| CN106297968A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-04 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种高膜厚高电导率的pedot薄膜及其制备方法 |
| CN110289356A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-27 | 重庆大学 | 一种高短路电流、高填充因子、高转化效率的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
-
2020
- 2020-09-17 CN CN202010982341.9A patent/CN112062992A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150311364A1 (en) * | 2014-04-29 | 2015-10-29 | National Central University | Method for preparing perovskite film and solar cell thereof |
| CN105304209A (zh) * | 2014-11-27 | 2016-02-03 | 中国科学院金属研究所 | 一种在彩色滤光片上制备透明导电薄膜的方法 |
| CN106297968A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-04 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种高膜厚高电导率的pedot薄膜及其制备方法 |
| CN110289356A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-27 | 重庆大学 | 一种高短路电流、高填充因子、高转化效率的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NAOKI KISHI ET AL.: ""Enhancement of thermoelectric properties of PEDOT:PSS thin films by addition of anionic surfactants"", 《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE: MATERIALS IN ELECTRONICS》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113097392A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 合肥工业大学 | 一种钙钛矿太阳能电池的晶界钝化方法 |
| CN113097392B (zh) * | 2021-03-31 | 2022-11-08 | 合肥工业大学 | 一种钙钛矿太阳能电池的晶界钝化方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Improved interface of ZnO/CH 3 NH 3 PbI 3 by a dynamic spin-coating process for efficient perovskite solar cells | |
| CN109216557B (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 | |
| CN111525038B (zh) | 一种掺杂有多功能添加剂的钙钛矿太阳电池及其制备方法 | |
| CN108281553B (zh) | 一种聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒、制备方法及其应用 | |
| CN111883659A (zh) | 一种基于逐步沉积法制备的高效三元有机太阳电池 | |
| CN115241386A (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN114597311A (zh) | 钙钛矿薄膜、钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN112062992A (zh) | 一种苯磺酸钠改性pedot/pss的薄膜及其制备方法和在太阳能电池中的应用 | |
| CN110854272A (zh) | 一种三元卤素钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN113233508B (zh) | 一种α-MoO3溶液的制备方法及其应用 | |
| CN114447234B (zh) | 有机无机杂化钙钛矿表界面处理方法、材料及应用 | |
| CN115275020A (zh) | 一种高效率全聚合物有机太阳能电池结构及其制备方法 | |
| CN115172591A (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN115020594A (zh) | 一种钙钛矿光电器件及其制备方法 | |
| CN115172593A (zh) | 一种基于无机/有机双层复合空穴传输材料的有机太阳能电池及其制备方法和应用 | |
| CN114784191A (zh) | 一种有机小分子化合物界面修饰的钙钛矿薄膜、其制备方法及太阳能电池 | |
| CN114824101A (zh) | 一种基于星型分子的三元有机太阳能电池及其制备方法 | |
| CN113675341A (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN110311042B (zh) | 一种自组装单分子层和钙钛矿太阳能电池的制备方法及钙钛矿太阳能电池 | |
| CN111430548B (zh) | 一种兼具高短路电流和高转化效率的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| Wang et al. | Nanoscale Local Contacts Enable Inverted Inorganic Perovskite Solar Cells with 20.8% Efficiency | |
| CN112952004B (zh) | 一种基于混合溶剂活性层的有机光伏器件及其制备方法 | |
| CN110330435B (zh) | 半导体材料、包含它的光电转换器件及制备方法 | |
| CN114695679B (zh) | 一种制备可机械损伤自修复的钙钛矿薄膜的方法 | |
| CN114725291B (zh) | 一种高质量稳定的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201211 |