CN112510155A - 一种以低沸点试剂作为溶剂的全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法 - Google Patents
一种以低沸点试剂作为溶剂的全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112510155A CN112510155A CN202011117881.7A CN202011117881A CN112510155A CN 112510155 A CN112510155 A CN 112510155A CN 202011117881 A CN202011117881 A CN 202011117881A CN 112510155 A CN112510155 A CN 112510155A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion
- layer
- perovskite
- solar cell
- carbon
- 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
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002904 solvent Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 12
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical group O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N SnO2 Inorganic materials O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- -1 germanium ion Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RVPVRDXYQKGNMQ-UHFFFAOYSA-N lead(2+) Chemical compound [Pb+2] RVPVRDXYQKGNMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N propylamine Chemical compound CCCN WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OQLZINXFSUDMHM-UHFFFAOYSA-N Acetamidine Chemical group CC(N)=N OQLZINXFSUDMHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N Formamidine Chemical group NC=N PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N Manganese(2+) Chemical compound [Mn+2] WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 2
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M Thiocyanate anion Chemical compound [S-]C#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NCMHKCKGHRPLCM-UHFFFAOYSA-N caesium(1+) Chemical compound [Cs+] NCMHKCKGHRPLCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001767 cationic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001411 inorganic cation Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 125000000250 methylamino group Chemical group [H]N(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 2
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001419 rubidium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001432 tin ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000010129 solution processing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
-
- 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
- H10K71/15—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating characterised by the solvent used
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种以低沸点试剂作为溶剂的全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法,以低沸点试剂为溶剂配制钙钛矿前驱体溶液,然后将钙钛矿前驱体溶液填充到介孔层中,在室温条件下得到优质钙钛矿薄膜,制备出碳基介观钙钛矿太阳能电池器件,能够显著提高太阳能电池的填充因子、开路电压和稳定性,且制备工艺方法简单、无需退火、成本低廉,可重复性高,解决现有的钙钛矿材料光电性能不佳的技术问题。
Description
技术领域:
本发明涉及一种以低沸点试剂作为溶剂的全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法。
背景技术:
相对于传统硅电池而言,钙钛矿太阳能电池以其高吸收系数、带隙可调、激子结合能低、载流子扩散半径长、可溶液加工等诸多优点受到人们的广泛关注,并且也取得了非常优异的成绩。短短数年,单结钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从初始的3.8%迅速增长到了目前的25.2%。但是,由于钙钛矿自身和其他制备器件材料对水氧的不稳定性,大部分钙钛矿太阳能电池都是在惰性气体中制备而成。同时,由于钙钛矿结晶过程的复杂性,导致了钙钛矿薄膜制备工艺相对比较复杂,限制因素较多,不利于钙钛矿太阳能电池的大规模制备和产业化。本课题组前期工作研究了一种全印刷介观钙钛矿太阳能电池及其制备方法,通过在钙钛矿前驱体DMF:DMSO溶液中引入多羰基小分子添加剂,提高钙钛矿薄膜质量,填补钙钛矿缺陷,修饰钙钛矿晶界,从而提高钙钛矿太阳能电池的器件性能,解决了钙钛矿薄膜材料在介孔中的结晶难以控制,导致太阳能电池器件性能降低的问题,但制备工艺方法比较复杂有待进一步改善。
发明内容:
本发明的目的是提供一种以低沸点试剂作为溶剂的全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法,以低沸点试剂为溶剂配制钙钛矿前驱体溶液,然后将钙钛矿前驱体溶液填充到介孔层中,在室温条件下得到优质钙钛矿薄膜,制备出碳基介观钙钛矿太阳能电池器件,能够显著提高太阳能电池的填充因子、开路电压和稳定性,且制备工艺方法简单、无需退火、成本低廉,可重复性高,解决现有的钙钛矿材料光电性能不佳的技术问题。
本发明是通过以下技术方案予以实现的:
一种以低沸点试剂作为溶剂的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法,该太阳能电池设置在衬底上,由多层薄膜堆叠构成,由下而上包括衬底上依次层叠设置的阴极层、电子传输层、介孔层、阻隔层、阳极层,该方法包括以下步骤:
1)将钙钛矿材料和沸点低于150℃的低沸点试剂混合,制备成钙钛矿前驱体溶液;钙钛矿材料为ABX3型钙钛矿材料,其中,A为一价有机或无机阳离子,B为二价金属阳离子,X为一价阴离子;
2)将钙钛矿前驱体溶液填充到介孔层中在室温条件下得到优质钙钛矿薄膜,制备出碳基介观钙钛矿太阳能电池。
优选地,钙钛矿材料在低沸点试剂中的质量分数为0.2-1.5g/ml。
优选地,ABX3型钙钛矿材料中,A为甲胺基团、甲脒基团、乙脒基团、铯离子、锂离子、钾离子、钠离子、以及铷离子中的一种以上,B为铅离子、锡离子、铜离子、锗离子、锰离子、亚铁离子、钴离子、镍离子、锌离子、以及镁离子中的一种以上,X为氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、四氟化硼阴离子以及硫氰酸根阴离子中的一种以上。
优选地,低沸点试剂选用甲醇、乙醇、异丙醇、甲胺、乙胺、乙腈、三乙胺、丙胺、四氢呋喃中的一种以上。
所述衬底为玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对萘二甲酸乙二醇酯中的一种。
所述阴极层为ITO、FTO中的一种,阴极层的厚度为10-1000nm;电子传输层为TiO2、SnO2、ZnO中的一种以上,电子传输层的厚度为10-100nm,介孔层为TiO2、SnO2、MgO中的一种以上,介孔层厚度为200-2000nm,所述阻隔层为Al2O3、ZrO2、MgO中的一种以上,阻隔层厚度为0.1-5um,阳极层厚度为2-30um,阳极层为碳电极。
本发明的有益效果如下:本发明以低沸点试剂为溶剂配制钙钛矿前驱体溶液,然后将钙钛矿前驱体溶液填充到介孔层中,通过调控钙钛矿的结晶过程,从而改善钙钛矿薄膜,在室温条件下得到优质钙钛矿薄膜,制备出碳基介观钙钛矿太阳能电池,能够显著提高太阳能电池的填充因子、开路电压和稳定性,且制备工艺方法简单、无需退火、成本低廉,可重复性高,解决现有的钙钛矿材料光电性能不佳的技术问题。
附图说明:
图1是本发明实施例1-3得到的钙钛矿太阳能电池结构示意图;
其中,其中,A、玻璃衬底,1、阴极层,2、电子传输层,3、介孔层,4、阻隔层,5、阳极层。
图2是本发明实施例1得到的钙钛矿太阳能电池的器件光电转换效率图。
图3是本发明实施例2得到的钙钛矿太阳能电池的器件光电转换效率图。
图4是本发明实施例3得到的钙钛矿太阳能电池的器件光电转换效率图。
具体实施方式:
以下是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
如图1所示的钙钛矿太阳能电池,由下而上包括玻璃衬底上依次层叠设置的阴极层1、电子传输层2、介孔层3、阻隔层4、阳极层5,阴极层的厚度为10-1000nm,电子传输层的厚度为10-100nm,介孔层厚度为200-2000nm,阻隔层厚度为0.1-5um,阳极层厚度为2-30um。所述阴极层为ITO或FTO。所述电子传输层为TiO2、SnO2、ZnO中的一种或几种。所述介孔层为TiO2、SnO2、MgO中的一种或几种。所述阻隔层为Al2O3、ZrO2、MgO中的一种或几种。所述阳极层为碳电极。
实施例1:
本实施例中,阴极层厚度为135nm,电子传输层的厚度为50nm,介孔层厚度为600nm,阻隔层厚度为2um,阳极层厚度为20um。所述阴极层为ITO。所述电子传输层为TiO2。所述介孔层为TiO2。所述阻隔层为ZrO2。低沸点试剂为甲胺、乙醇、乙腈的混合液,ABX3型钙钛矿材料中A为CH3NH3 +,B为Pb2+,X为I-和Cl-,具体实施步骤如下:
1.称取0.461g PbI2、0.159g CH3NH3I和0.0135g CH3NH3Cl(按化学计量比1:1:0.2)完全溶解在1.6ml甲胺、乙醇、乙腈(按体积计量比0.3:1:1)中得到钙钛矿前驱体溶液A;
2.取适量钙钛矿前驱体溶液A填充于图1所示的钙钛矿太阳能电池介孔层中,在室温条件下得到优质钙钛矿薄膜,制备出碳基介观钙钛矿太阳能电池。
对得到的电池进行I-V测试,器件的短路电流是19.23mA/cm2,开路电压是1.02V,填充因子是70.64%,光电转换效率是13.86%。
对比例1:
参考实施例1,不同之处在于甲胺、乙醇、乙腈的混合液替换为沸点高于150℃的试剂
作为溶剂。对得到的电池进行I-V测试,器件的短路电流是18.04mA/cm2,开路电压是0.87V,填充因子是67.32%,光电转换效率是10.63%。
实施例1和对比例1可知,利用本发明低沸点试剂作为溶剂制备的钙钛矿太阳能电池的开路电压(VOC)、填充因子(FF)和光电转换效率(PCE)都得到了大幅度的提高。
实施例2:
本实施例中,阴极层厚度为135nm,电子传输层的厚度为20nm,介孔层厚度为1000nm,阻隔层厚度为3um,阳极层厚度为25um。所述阴极层为ITO。所述电子传输层为SnO2。所述介孔层为SnO2。所述阻隔层为MgO。低沸点试剂为乙胺、乙醇、乙腈的混合液,ABX3型钙钛矿材料中A为CH3NH3 +,B为Pb2+,X为I-,实施步骤如下:
1.称取称取0.461g PbI2、0.159g CH3NH3I和0.0202g CH3NH3Cl(按化学计量比1:1:0.3)完全溶解在1.6ml乙胺、异丙醇、乙腈(按体积计量比0.3:1:1)中得到钙钛矿前驱体溶液A;
2.取适量钙钛矿前驱体溶液A填充于图1所示的钙钛矿太阳能电池介孔层中,在室温条件下得到优质钙钛矿薄膜,制备出碳基介观钙钛矿太阳能电池。
对得到的电池进行I-V测试,器件的短路电流是19.09mA/cm2,开路电压是1V,填充因子是75.57%,光电转换效率是14.43%。
实施例3:
本实施例中,阴极层厚度为135nm,电子传输层的厚度为30nm,介孔层厚度为700nm,阻隔层厚度为2um,阳极层厚度为30um。所述阴极层为ITO。所述电子传输层为TiO2。所述介孔层为MgO。所述阻隔层为Al2O3。低沸点试剂为甲胺、乙醇、乙腈的混合液,ABX3型钙钛矿材料中A为NH2=CHNH3 +,B为Pb2+,X为I-,具体实施步骤如下:
1.称取称取0.580g PbI2、0.175g NH2=CHNH3I、0.0127g RbI、0.0311g CsI和0.0202g CH3NH3Cl完全溶解在1.6ml甲胺、乙醇、乙腈(按体积计量比0.3:1:1)中得到钙钛矿前驱体溶液A;
2.取适量钙钛矿前驱体溶液A填充于图1所示的钙钛矿太阳能电池介孔层中,在室温条件下得到优质钙钛矿薄膜,制备出碳基介观钙钛矿太阳能电池。
对得到的电池进行I-V测试,器件的短路电流是22.88mA/cm2,开路电压是0.86V,填充因子是75.75%,光电转换效率是14.91%。
Claims (6)
1.一种以低沸点试剂作为溶剂的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,该太阳能电池设置在衬底上,由多层薄膜堆叠构成,由下而上包括衬底上依次层叠设置的阴极层、电子传输层、介孔层、阻隔层、阳极层,该方法包括以下步骤:
1)将钙钛矿材料和沸点低于150℃的低沸点试剂混合,制备成钙钛矿前驱体溶液;钙钛矿材料为ABX3型钙钛矿材料,其中,A为一价有机或无机阳离子,B为二价金属阳离子,X为一价阴离子;
2)将钙钛矿前驱体溶液填充到介孔层中在室温条件下得到优质钙钛矿薄膜,制备出碳基介观钙钛矿太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,钙钛矿材料在低沸点试剂中的质量分数为0.2-1.5g/ml。
3.根据权利要求1或2所述的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,ABX3型钙钛矿材料中,A为甲胺基团、甲脒基团、乙脒基团、铯离子、锂离子、钾离子、钠离子、以及铷离子中的一种以上,B为铅离子、锡离子、铜离子、锗离子、锰离子、亚铁离子、钴离子、镍离子、锌离子、以及镁离子中的一种以上,X为氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、四氟化硼阴离子以及硫氰酸根阴离子中的一种以上。
4.根据权利要求1或2所述的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,低沸点试剂选用甲醇、乙醇、异丙醇、甲胺、乙胺、乙腈、三乙胺、丙胺、四氢呋喃中的一种以上。
5.根据权利要求1或2所述的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述衬底为玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对萘二甲酸乙二醇酯中的一种。
6.根据权利要求1或2所述的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述阴极层为ITO、FTO中的一种,阴极层的厚度为10-1000nm;电子传输层为TiO2、SnO2、ZnO中的一种以上,电子传输层的厚度为10-100nm,介孔层为TiO2、SnO2、MgO中的一种以上,介孔层厚度为200-2000nm,所述阻隔层为Al2O3、ZrO2、MgO中的一种以上,阻隔层厚度为0.1-5um,阳极层厚度为2-30um,阳极层为碳电极。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011117881.7A CN112510155A (zh) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | 一种以低沸点试剂作为溶剂的全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011117881.7A CN112510155A (zh) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | 一种以低沸点试剂作为溶剂的全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112510155A true CN112510155A (zh) | 2021-03-16 |
Family
ID=74953943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011117881.7A Pending CN112510155A (zh) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | 一种以低沸点试剂作为溶剂的全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112510155A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113611804A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-05 | 昆山协鑫光电材料有限公司 | 钙钛矿材料溶液、钙钛矿薄膜及其制备方法和应用 |
CN113948643A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-01-18 | 中南大学 | 一种简易结构的低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103490011A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-01-01 | 中国科学院物理研究所 | 钙钛矿基薄膜太阳电池及其制备方法 |
CN109599490A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-04-09 | 苏州协鑫纳米科技有限公司 | 二元混合溶剂体系及其在制备钙钛矿材料中的用途 |
CN109742246A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-05-10 | 苏州协鑫纳米科技有限公司 | 可控混合溶剂体系及其在制备钙钛矿材料中的用途 |
CN109888113A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-06-14 | 苏州协鑫纳米科技有限公司 | 钙钛矿层及其制备方法、钙钛矿太阳能电池 |
-
2020
- 2020-10-19 CN CN202011117881.7A patent/CN112510155A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103490011A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-01-01 | 中国科学院物理研究所 | 钙钛矿基薄膜太阳电池及其制备方法 |
CN109599490A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-04-09 | 苏州协鑫纳米科技有限公司 | 二元混合溶剂体系及其在制备钙钛矿材料中的用途 |
CN109742246A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-05-10 | 苏州协鑫纳米科技有限公司 | 可控混合溶剂体系及其在制备钙钛矿材料中的用途 |
CN109888113A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-06-14 | 苏州协鑫纳米科技有限公司 | 钙钛矿层及其制备方法、钙钛矿太阳能电池 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113611804A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-05 | 昆山协鑫光电材料有限公司 | 钙钛矿材料溶液、钙钛矿薄膜及其制备方法和应用 |
CN113611804B (zh) * | 2021-08-16 | 2024-02-13 | 昆山协鑫光电材料有限公司 | 钙钛矿材料溶液、钙钛矿薄膜及其制备方法和应用 |
CN113948643A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-01-18 | 中南大学 | 一种简易结构的低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sajid et al. | Breakthroughs in NiOx-HTMs towards stable, low-cost and efficient perovskite solar cells | |
Olaleru et al. | Perovskite solar cells: The new epoch in photovoltaics | |
Mali et al. | pin/nip type planar hybrid structure of highly efficient perovskite solar cells towards improved air stability: synthetic strategies and the role of p-type hole transport layer (HTL) and n-type electron transport layer (ETL) metal oxides | |
Tripathi et al. | Hysteresis-free and highly stable perovskite solar cells produced via a chlorine-mediated interdiffusion method | |
CN106025085B (zh) | 基于Spiro‑OMeTAD/CuXS复合空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
Zhao et al. | Oriented single-crystalline nickel sulfide nanorod arrays:“two-in-one” counter electrodes for dye-sensitized solar cells | |
CN106356454A (zh) | 钙钛矿型太阳能电池 | |
CN106384785B (zh) | 一种锡掺杂甲基铵基碘化铅钙钛矿太阳能电池 | |
CN103441217A (zh) | 基于钙钛矿类吸光材料的介观太阳能电池及其制备方法 | |
CN109560197B (zh) | 一种基于极化的铁电钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
CN112510155A (zh) | 一种以低沸点试剂作为溶剂的全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法 | |
CN106299139B (zh) | 一种离子掺杂的钙钛矿太阳能电池及其制造方法 | |
CN113130762B (zh) | 太阳能电池的吸光层材料、三元阳离子钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
CN112164752B (zh) | 二维钙钛矿材料作为吸光层的太阳能电池器件及其制备方法 | |
Zong et al. | Highly stable hole-conductor-free CH3NH3Pb (I1-xBrx) 3 perovskite solar cells with carbon counter electrode | |
CN104157787A (zh) | 一种平面-介孔混合钙钛矿太阳能电池结构及制作方法 | |
CN107369768A (zh) | 一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法 | |
Li et al. | Flexible quantum dot-sensitized solar cells with improved efficiencies based on woven titanium wires | |
CN110854273A (zh) | 一种有机体异质结掺杂的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
CN105810831A (zh) | 一种铅锡混合钙钛矿薄膜、其制备方法及应用 | |
Wang et al. | Advances in perovskite solar cells: film morphology control and interface engineering | |
CN107394044A (zh) | 一种高性能透明导电电极和电子传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法 | |
CN112582544A (zh) | 一种基于添加剂工程制备钙钛矿薄膜的方法及其光电应用 | |
CN110890466A (zh) | 一种全印刷介观钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
Qiu et al. | Material and Interface Engineering for High‐Performance Perovskite Solar Cells: A Personal Journey and Perspective |
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 |
Application publication date: 20210316 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |