CN112234147A - 形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法及其应用。其中，形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法包括：提供电子传输层涂布墨水和基片，所述基片包括导电玻璃衬底、空穴传输层和钙钛矿薄膜；采用刮涂处理、狭缝挤出处理、喷涂处理中的至少之一，将所述电子传输层涂布墨水涂布到所述钙钛矿薄膜远离所述空穴传输层的至少部分表面，得到电子传输层。该方法可实现反式钙钛矿太阳能电池中电子传输层的大面积制备，产品界面结合良好，能够获得大面积均一致密的电子传输层，有助于推进大面积反式结构钙钛矿太阳能电池的产业化进程。
Description
技术领域
本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，具体而言，本发明涉及形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法及其应用。
背景技术
钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的新型太阳能电池。过去十年，钙钛矿电池的研究迅猛发展，其电池光电转换效率目前已达到25.5％。相比晶体硅电池，钙钛矿电池的效率上限更高，制造成本更低廉，是更具有发展前景的新一代太阳能电池。
钙钛矿电池的器件结构分为正式结构和反式结构。正式结构由下到上由导电玻璃、电子传输层、钙钛矿薄膜、空穴传输层和背电极组成。反式结构中传输层材料的位置则与正式结构相反，首先在导电玻璃上沉积空穴传输层，然后在钙钛矿薄膜上沉积电子传输层。目前在钙钛矿电池的产业化进程中，稳定性是亟待解决的首要问题。除了提升钙钛矿吸光层本身的稳定性，选择合适的传输层材料，来实现更好的稳定性以及低廉可靠的大面积制备工艺，也是实现钙钛矿太阳能电池产业化的关键问题之一。
由于钙钛矿本身对很多溶剂都非常敏感，本领域中大多采用真空法在钙钛矿薄膜上面制备无机金属氧化物传输层，例如用原子层沉积工艺在钙钛矿薄膜上沉积ZnO、TiO2及SnO2等。真空法的缺陷首先在于设备昂贵，原材料利用率低，沉积速率缓慢，会引起产业化生产中成本的显著上升。其次，由于钙钛矿容易受热分解，采用真空法在钙钛矿薄膜上沉积金属氧化物，无法对衬底进行加热，所获得的金属氧化物多为非晶态结构，非晶态氧化物迁移率低，电导性差，难以获得高性能的钙钛矿电池器件。
实验室中，也有用溶液法在钙钛矿薄膜表面制备ZnO、TiO2及SnO2等的尝试，但是此类工艺均采用旋涂法，难以实现大面积的膜层制备。因此，开发一种电子传输层涂布墨水，直接采用结晶性好的金属氧化物纳米材料为电子传输材料，来实现在钙钛矿薄膜上涂布无机金属氧化物传输层的大面积制备工艺，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法及其应用。该方法可实现反式钙钛矿太阳能电池中电子传输层的大面积制备，产品界面结合良好，能够获得大面积均一致密的电子传输层，有助于推进大面积反式结构钙钛矿太阳能电池的产业化进程。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：提供电子传输层涂布墨水和基片，所述基片包括导电玻璃衬底、空穴传输层和钙钛矿薄膜，所述空穴传输层形成在所述导电玻璃衬底的至少部分表面，所述钙钛矿薄膜形成在所述空穴传输层远离所述导电玻璃衬底的至少部分表面；采用刮涂处理、狭缝挤出处理、喷涂处理中的至少之一，将所述电子传输层涂布墨水涂布到所述钙钛矿薄膜远离所述空穴传输层的至少部分表面，得到电子传输层。
根据本发明上述实施例的形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法，通过“溶液法”在钙钛矿薄膜顶层制备电子传输层。相对于现有的“真空法”(例如真空蒸镀、磁控溅射、原子层沉积、快速等离子沉积等)，本发明的方法成本低廉，且易于实现大面积制备，产品界面结合良好，能够获得大面积均一致密的电子传输层，有助于推进大面积反式结构钙钛矿太阳能电池的产业化进程。
另外，根据本发明上述实施例的形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述电子传输层涂布墨水包括：电子传输材料、卤化物添加剂和溶剂；其中，所述电子传输材料包括富勒烯材料和金属氧化物纳米材料；在所述电子传输层涂布墨水中，所述富勒烯材料的含量为1.5～20mg/mL，所述金属氧化物纳米材料的含量为1.5～20mg/mL，所述卤化物添加剂的含量为0.1～5mg/mL。
在本发明的一些实施例中，所述富勒烯材料与所述金属氧化物纳米材料的质量比为(0.5～2):1。
在本发明的一些实施例中，所述富勒烯材料包括富勒烯C60、富勒烯C70、富勒烯C60的羧基化衍生物、富勒烯C60的羟基化衍生物、富勒烯C70的羧基化衍生物、富勒烯C70的羟基化衍生物中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述金属氧化物纳米材料包括ZnO、TiO2、SnO2、Nb2O5、WO3中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述卤化物添加剂包括甲胺氢碘酸盐、甲脒氢碘酸盐、胍基氢碘酸盐、甲胺氢溴酸盐、甲脒氢溴酸盐、胍基氢溴酸盐、甲胺氢氯酸盐、甲脒氢氯酸盐、胍基氢氯酸盐中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述溶剂包括高沸点溶剂和低沸点溶剂，所述高沸点溶剂包括氯苯、邻二氯苯、甲苯、二苯硫醚中的至少之一，所述低沸点溶剂包括三氯甲烷、异丙醇、甲醇、乙腈中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述刮涂处理和所述狭缝挤出处理中，采用的涂布速度分别独立地为5～100mm/s。
在本发明的一些实施例中，所述刮涂处理和所述狭缝挤出处理中，将所述基片加热至50～100℃。
在本发明的一些实施例中，所述刮涂处理和所述狭缝挤出处理中，利用风刀吹气，吹气压力为0.1～1MPa。
在本发明的一些实施例中，所述喷涂处理中，将所述基片加热至50～100℃，设置喷涂设备与所述基片的距离为20～40cm，循环喷涂2～5次。
在本发明的一些实施例中，将所述电子传输层涂布墨水涂布到所述钙钛矿薄膜远离所述空穴传输层的至少部分表面之后，进一步包括：将所得产品在70～100℃下热处理10～60min。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种反式钙钛矿太阳能电池。根据本发明的实施例，该反式钙钛矿太阳能电池包括：电子传输层，所述电子传输层是由上述实施例的形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法形成的。由此，该反式钙钛矿太阳能电池具有更佳的性能和长期稳定性，且该反式钙钛矿太阳能电池的电子传输层可通过溶液法大面积制备，易于产业化生产。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：提供电子传输层涂布墨水和基片，基片包括导电玻璃衬底、空穴传输层和钙钛矿薄膜，空穴传输层形成在导电玻璃衬底的至少部分表面，钙钛矿薄膜形成在空穴传输层远离导电玻璃衬底的至少部分表面；采用刮涂处理、狭缝挤出处理、喷涂处理中的至少之一，将电子传输层涂布墨水涂布到钙钛矿薄膜远离空穴传输层的至少部分表面，得到电子传输层。
下面进一步对根据本发明实施例的形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法进行详细描述。
根据本发明的一些实施例，上述电子传输层涂布墨水包括：电子传输材料、卤化物添加剂和溶剂；其中，电子传输材料包括富勒烯材料和金属氧化物纳米材料；在电子传输层涂布墨水中，富勒烯材料的含量为1.5～20mg/mL，金属氧化物纳米材料的含量为1.5～20mg/mL，卤化物添加剂的含量为0.1～5mg/mL。该电子传输层涂布墨水采用富勒烯材料和金属氧化物纳米材料复合作为电子传输材料，不使用价格昂贵的PCBM有机半导体材料，且降低了富勒烯的使用量，从而显著降低了材料成本。同时，金属氧化物半导体电子传输性能好、稳定性高，可以显著提高器件的长期稳定性，且金属氧化物半导体和金属背电极功函更为匹配，不需要LiF、浴铜灵等中间层，大大简化了器件制备工艺。另一方面，该电子传输层涂布墨水还包括卤化物添加剂。器件制备工艺中，钙钛矿材料易分解失去有机组分。而卤化物添加剂可以钙钛矿分解后产生的卤化铅(如PbI2)反应，补充缺失的有机组分，起到钝化界面的效果，从而避免电子传输层对下层钙钛矿薄膜的破坏，且保证界面膜层良好的结合性。再者，该电子传输层涂布墨水可实现在钙钛矿薄膜上用溶液法大面积制备电子传输层，该墨膜无水对钙钛矿薄破坏性，界面结合良好，能够获得大面积均一致密的电子传输层，有助于推进大面积反式结构钙钛矿太阳能电池的产业化进程。
根据本发明的一些实施例，在本发明的电子传输层涂布墨水中，富勒烯材料的含量可以为1.5～20mg/mL，金属氧化物纳米材料的含量可以为1.5～20mg/mL，卤化物添加剂的含量可以为0.1～5mg/mL。具体的，富勒烯材料的含量可以为1.5mg/mL、3mg/mL、4.5mg/mL、6mg/mL、8mg/mL、10mg/mL、12mg/mL、14mg/mL、16mg/mL、18mg/mL、20mg/mL等，金属氧化物纳米材料的含量可以为1.5mg/mL、3mg/mL、4.5mg/mL、6mg/mL、8mg/mL、10mg/mL、12mg/mL、14mg/mL、16mg/mL、18mg/mL、20mg/mL等，卤化物添加剂的含量可以为0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.5mg/mL、0.8mg/mL、1mg/mL、1.5mg/mL、2mg/mL、2.5mg/mL、3mg/mL、3.5mg/mL、4mg/mL、4.5mg/mL、5mg/mL等。发明人在研究中发现，如果富勒烯材料的含量过低，则可能无法形成完整连续的电子传输层薄膜，薄膜中易产生孔洞，引起器件漏电，如果富勒烯材料的含量过高，原材料可能无法均一地分散在涂布墨水中，产生沉淀，从而在电子传输层表面形成大颗粒，增加膜层粗糙度，影响界面电荷传输；如果金属氧化物纳米材料的含量过低，则可能无法形成完整连续的电子传输层薄膜，薄膜中易产生孔洞，引起器件漏电，如果金属氧化物纳米材料的含量过高，原材料可能无法均一地分散在涂布墨水中，产生沉淀，从而在电子传输层表面形成大颗粒，增加膜层粗糙度，影响界面电荷传输；如果卤化物添加剂的含量过低，则可能无法充分地补偿有机组分，钝化界面处钙钛矿分解产生的空位缺陷，无法实现界面良好的结合，如果卤化物添加剂的含量过高，则可能引起钙钛矿组分失配，在界面处引入缺陷，影响界面电荷传输。
根据本发明的一些实施例，在本发明的电子传输层涂布墨水中，富勒烯材料与金属氧化物纳米材料的质量比可以为(0.5～2):1，例如0.5:1、0.8:1、1:1、1.2:1、1.5:1、1.8:1、2:1等。发明人发现，发明人发现，通过控制富勒烯材料与金属氧化物纳米材料的质量比在上述范围，可以进一步有利于获得均一致密的电子传输层薄膜，并获得良好的电荷传输性能。如果富勒烯材料与金属氧化物纳米材料的质量比过大，在制备的电子传输层中主要为富勒烯，由于富勒烯溶解性较小，会导致所有溶质的含量都较低，且由于富勒烯本身是比较疏松的结构，不能获得均一致密的电子传输层；如果富勒烯材料与金属氧化物纳米材料的质量比过小，在制备的电子传输层中主要为金属氧化物，由于涂布墨水中金属氧化物的溶剂对钙钛矿仍然有一定的破坏性，该溶剂组分的增大不利于界面的有效结合。
根据本发明的一些实施例，上述富勒烯材料包括富勒烯C60、富勒烯C70、富勒烯C60的羧基化衍生物、富勒烯C60的羟基化衍生物、富勒烯C70的羧基化衍生物、富勒烯C70的羟基化衍生物中的至少之一，优选为富勒烯C60的羧基化衍生物、富勒烯C60的羟基化衍生物、富勒烯C70的羧基化衍生物、富勒烯C70的羟基化衍生物中的至少之一。发明人发现，羧基化富勒烯衍生物表面的羧基官能团可以与金属氧化物表面的羟基基团键合，羟基化富勒烯衍生物表面的羟基官能团可以与金属氧化物中低配位的金属离子形成路易斯络合物。因此采用这两种富勒烯衍生物，可以促使富勒烯锚定在金属氧化物表面，既能保证涂布墨水中电子传输材料的良好分散，也能保证制备得到的膜层中电子的有效传输。
根据本发明的一些实施例，上述金属氧化物纳米材料包括ZnO、TiO2、SnO2、Nb2O5、WO3中的至少之一。这类金属氧化物纳米材料具有优异的电子传输性能和稳定性，且金属氧化物半导体和金属背电极功函更为匹配，不需要LiF、浴铜灵等中间层，大大简化了器件制备工艺。另外，需要说明的是，上述金属氧化物纳米材料的具体形貌并不受特别限制，例如可以采用纳米颗粒、纳米球、纳米棒、纳米管等。
根据本发明的一些实施例，上述卤化物添加剂可以包括甲胺氢碘酸盐、甲脒氢碘酸盐、胍基氢碘酸盐、甲胺氢溴酸盐、甲脒氢溴酸盐、胍基氢溴酸盐、甲胺氢氯酸盐、甲脒氢氯酸盐、胍基氢氯酸盐中的至少之一。卤化物添加剂的具体种类可以根据器件中钙钛矿薄膜的具体种类来选择。例如，器件中钙钛矿薄膜的有机组分为甲胺时，则可相应地选择甲胺氢碘酸盐、甲胺氢溴酸盐、甲胺氢氯酸盐中的至少之一作为卤化物添加剂。
根据本发明的一些实施例，上述溶剂包括高沸点溶剂和低沸点溶剂，高沸点溶剂可以包括氯苯、邻二氯苯、甲苯、二苯硫醚中的至少之一，低沸点溶剂可以包括三氯甲烷、异丙醇、甲醇、乙腈中的至少之一。富勒烯材料在上述高沸点溶剂中的溶解性较好，而在其他大多溶剂中溶解性都很差。而金属氧化物纳米材料多在水溶液或醇溶液等中合成，在水溶液或醇溶液等中分散性较好，在上述高沸点溶剂中的分散性较差，容易团聚。本发明通过采用高沸点溶剂和低沸点溶剂的混合溶液，可以保证电子传输材料在涂布墨水中具有良好的分散性。
为便于理解，下面对上述电子传输层涂布墨水的制备方法进行描述。根据本发明的实施例，该方法包括：将富勒烯材料与溶剂混合，得到第一分散液；将金属氧化物纳米材料与溶剂混合，得到第二分散液；将卤化物添加剂与溶剂混合，得到第三分散液；将第一分散液与第二分散液混合，得到混合分散液；将混合分散液与第三分散液混合并进行超声处理，得到电子传输层涂布墨水。由此，该方法可简便高效地制备得到的上述实施例的电子传输层涂布墨水。
优选地，将富勒烯材料与前述高沸点溶剂混合，以便得到第一分散液；将金属氧化物纳米材料与前述低沸点溶剂混合，以便得到第二分散液。由此，可以使富勒烯材料和金属氧化物纳米材料获得更佳的分散效果。
根据本发明的一些实施例，第一分散液中，富勒烯材料的含量可以为5～30mg/mL(例如5mg/mL、10mg/mL、15mg/mL、20mg/mL、25mg/mL、30mg/mL等)。第二分散液中，金属氧化物纳米材料的含量为5～30mg/mL(例如5mg/mL、10mg/mL、15mg/mL、20mg/mL、25mg/mL、30mg/mL等)。第三分散液中，卤化物添加剂的含量为0.5～10mg/mL(例如0.5mg/mL、1mg/mL、2mg/mL、3mg/mL、4mg/mL、5mg/mL、6mg/mL、7mg/mL、8mg/mL、9mg/mL、10mg/mL等)。
根据本发明的一些实施例，上述刮涂处理和狭缝挤出处理中，采用的涂布速度分别独立地为5～100mm/s。即，刮涂处理采用的涂布速度可以为5～100mm/s，例如5mm/s、6mm/s、7mm/s、8mm/s、9mm/s、10mm/s、20mm/s、50mm/s、60mm/s、70mm/s、80mm/s、100mm/s等；狭缝挤出处理采用的涂布速度可以为5～10mm/s，例如5mm/s、6mm/s、7mm/s、8mm/s、9mm/s、10mm/s等。发明人发现，如果涂布速度过慢，则可能导致溶剂在钙钛矿薄膜表面停留时间太长，对界面有一定破坏性；如果涂布速度过快，则可能无法获得平整、均一、致密的电子传输层薄膜。
另外，发明人发现，用作涂布墨水溶剂的异丙醇、甲醇、乙腈对于钙钛矿仍然有一定的破坏性，当与钙钛矿薄膜的接触时间较长时，会引起钙钛矿一定程度的分解，这会导致电子传输层和钙钛矿薄膜界面接触不良，影响载流子传输。为了解决该问题，在涂布处理中，可将基片进行热处理，或利用风刀吹气，促使溶剂快速挥发，来降低溶剂对钙钛矿的影响。根据本发明的一些实施例，可将基片加热至50～100℃，例如50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃等；如果加热温度过高，可能造成基片中钙钛矿组分分解。根据本发明的一些实施例，吹气压力可以为0.1～1MPa，例如0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa等。由此，可以进一步有利于促进电子传输层涂布墨水中的溶剂挥发。
根据本发明的一些实施例，上述喷涂处理中，将基片加热至50～100℃，设置喷涂设备喷嘴与基片的距离为20～40cm，循环喷涂2～5次。发明人发现，如果喷涂设备喷嘴与基片的距离过小，则可能导致喷雾液滴大，均一性差，且喷涂面积小，不能获得均匀的大面积薄膜；如果喷涂设备喷嘴与基片的距离过大，则可能导致喷雾液滴过于稀疏，均一性降低，且原材料损失多。另外，需要说明的是，循环喷涂1次是指完成1次整个钙钛矿薄膜面积的喷涂，两次循环喷涂之间，待基片表面温度恢复后进行下一次喷涂。另外，优选地，喷涂设备喷枪在基片表面上方按“之”字形移动喷涂，由此，喷涂效果更佳。
根据本发明的一些实施例，将电子传输层涂布墨水涂布到钙钛矿薄膜远离空穴传输层的至少部分表面之后，进一步包括：将所得产品在70～100℃下热处理10～60min。具体的，热处理温度可以为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃等，热处理时间可以为10min、20min、30min、40min、50min、60min等。由此，可以有效地除去膜层中过量的卤化物添加剂，获得均一致密的电子传输层。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种反式钙钛矿太阳能电池。根据本发明的实施例，该反式钙钛矿太阳能电池包括：电子传输层，所述电子传输层是由上述实施例的形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法形成的。由此，该反式钙钛矿太阳能电池具有更佳的性能和长期稳定性，且该反式钙钛矿太阳能电池的电子传输层可通过溶液法大面积制备，易于产业化生产。
根据本发明的一些实施例，该反式钙钛矿太阳能电池器件结构从下至上依次包括：导电玻璃、空穴传输层材料薄膜、钙钛矿薄膜、上述实施例的电子传输层涂布墨水形成的电子传输层和金属电极。
其中，导电玻璃、空穴传输层材料薄膜、钙钛矿薄膜和金属电极的具体种类并不受特别限制。例如，空穴传输层材料可以采用NiOx材料等；钙钛矿薄膜采用的钙钛矿组分可以为MAPbI3，FAPbI3，CsxFA1-xPbIyBr1-y及CszFA1-xMAxPbIyBr1-y(FA为甲脒、MA为甲胺)，其中x和y的组分配比为0～1，z的组分配比为0～0.1。根据钙钛矿组分不同，调节涂布墨水中相应有机组分的比例，避免不合适的有机组分引起钙钛矿薄膜中各掺杂组分的失配，从而避免引入缺陷或相分离；金属电极可以采用金属Cu电极。
为了便于理解，下面对制备该反式钙钛矿太阳能电池的方法进行描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)选取大小合适的导电玻璃衬底，依次经过工业清洗剂、去离子水、乙醇进行超声清洗至表面润湿性良好，可以形成均匀水膜。用压缩空气吹干后，紫外臭氧处理15min。
(2)用磁控溅射、化学浴沉积、电化学沉积、原子层沉积等工艺制备NiOx空穴传输层。
(3)按照钙钛矿组分的比例配制前驱液，按照所需化学计量比称取CsI、FAI、PbI2、MABr、PbBr2，溶剂为DMF:DMSO体积比＝(20～4):1的混合液，前驱液浓度1～1.6mol/L。采用溶液法制备钙钛矿薄膜，制得的钙钛矿薄膜在加热台上100～150℃退火15～60min。
(4)用本发明提出的形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法形成电子传输层。
(5)蒸镀制备50～100nm的金属Cu电极，完成电池器件的制备。
另外，需要说明的是，前文针对形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法所描述的全部特征和优点，同样适用于该反式钙钛矿太阳能电池，在此不再一一赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
一般方法
按照下列步骤制备反式钙钛矿太阳能电池：
(1)选取大小合适的导电玻璃衬底，依次经过工业清洗剂、去离子水、乙醇进行超声清洗至表面润湿性良好，可以形成均匀水膜。用压缩空气吹干后，紫外臭氧处理15min。
(2)用磁控溅射工艺制备NiOx空穴传输层。
(3)按照钙钛矿组分的比例配制前驱液，按照所需化学计量比称取CsI、FAI、PbI2，溶剂为DMF:DMSO体积比＝9:1的混合液，前驱液浓度1.5mol/L。采用溶液法制备钙钛矿薄膜，制得的钙钛矿薄膜在加热台上120℃退火40min。
(4)采用溶液法，利用电子传输层涂布墨水在钙钛矿薄膜上制备电子传输层，电子传输层涂布墨水包括：富勒烯C60：10mg/mL；SnO2纳米颗粒：10mg/mL；甲胺氢碘酸盐：3mg/mL；溶剂为氯苯与三氯甲烷体积比为1:1的混合溶剂。
(5)蒸镀制备80nm的金属Cu电极，完成电池器件的制备。
实施例1
按照一般方法制备反式钙钛矿太阳能电池，其中，步骤(4)中，通过刮涂法制备电子传输层，刮涂速度为7.5mm/s，基片加热至70℃。
实施例2
按照一般方法制备反式钙钛矿太阳能电池，其中，步骤(4)中，通过狭缝挤出法制备电子传输层，涂布速度为90mm/s，基片加热至90℃。
实施例3
按照一般方法制备反式钙钛矿太阳能电池，其中，步骤(4)中，通过刮涂法制备电子传输层，刮涂速度为10mm/s，刮涂过程中用风刀吹气，吹气压力为0.5MPa。
实施例4
按照一般方法制备反式钙钛矿太阳能电池，其中，步骤(4)中，通过喷涂法制备电子传输层，喷涂设备喷嘴距离基片30cm，基片加热至70℃，喷枪在基片表面上方按“之”字形移动喷涂，喷枪喷完整个钙钛矿薄膜面积为一个循环，待基片表面温度恢复后进行下一次喷涂，喷涂2～5个循环，获得所需膜厚。
实施例5
按照一般方法制备反式钙钛矿太阳能电池，其中，步骤(4)中，通过喷涂法制备电子传输层，喷涂设备喷嘴距离基片20cm，基片加热至90℃，喷枪在基片表面上方按“之”字形移动喷涂，喷枪喷完整个钙钛矿薄膜面积为一个循环，待基片表面温度恢复后进行下一次喷涂，喷涂2～5个循环，获得所需膜厚。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种形成反式钙钛矿太阳能电池电子传输层的方法，其特征在于，包括：
提供电子传输层涂布墨水和基片，所述基片包括导电玻璃衬底、空穴传输层和钙钛矿薄膜，所述空穴传输层形成在所述导电玻璃衬底的至少部分表面，所述钙钛矿薄膜形成在所述空穴传输层远离所述导电玻璃衬底的至少部分表面；
采用刮涂处理、狭缝挤出处理、喷涂处理中的至少之一，将所述电子传输层涂布墨水涂布到所述钙钛矿薄膜远离所述空穴传输层的至少部分表面，得到电子传输层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子传输层涂布墨水包括：电子传输材料、卤化物添加剂和溶剂；其中，所述电子传输材料包括富勒烯材料和金属氧化物纳米材料；在所述电子传输层涂布墨水中，所述富勒烯材料的含量为1.5～20mg/mL，所述金属氧化物纳米材料的含量为1.5～20mg/mL，所述卤化物添加剂的含量为0.1～5mg/mL。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述富勒烯材料与所述金属氧化物纳米材料的质量比为(0.5～2):1。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述富勒烯材料包括富勒烯C60、富勒烯C70、富勒烯C60的羧基化衍生物、富勒烯C60的羟基化衍生物、富勒烯C70的羧基化衍生物、富勒烯C70的羟基化衍生物中的至少之一；
任选地，所述金属氧化物纳米材料包括ZnO、TiO2、SnO2、Nb2O5、WO3中的至少之一；
任选地，所述卤化物添加剂包括甲胺氢碘酸盐、甲脒氢碘酸盐、胍基氢碘酸盐、甲胺氢溴酸盐、甲脒氢溴酸盐、胍基氢溴酸盐、甲胺氢氯酸盐、甲脒氢氯酸盐、胍基氢氯酸盐中的至少之一；
任选地，所述溶剂包括高沸点溶剂和低沸点溶剂，所述高沸点溶剂包括氯苯、邻二氯苯、甲苯、二苯硫醚中的至少之一，所述低沸点溶剂包括三氯甲烷、异丙醇、甲醇、乙腈中的至少之一。
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述刮涂处理和所述狭缝挤出处理中，采用的涂布速度分别独立地为5～100mm/s。
6.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述刮涂处理和所述狭缝挤出处理中，将所述基片加热至50～100℃。
7.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述刮涂处理和所述狭缝挤出处理中，利用风刀吹气，吹气压力为0.1～1MPa。
8.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述喷涂处理中，将所述基片加热至50～100℃，设置喷涂设备与所述基片的距离为20～40cm，循环喷涂2～5次。
9.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，将所述电子传输层涂布墨水涂布到所述钙钛矿薄膜远离所述空穴传输层的至少部分表面之后，进一步包括：将所得产品在70～100℃下热处理10～60min。
10.一种反式钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：电子传输层，所述电子传输层是由权利要求1～9任一项所述的方法形成的。
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Legal Events
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