CN114242906B - 一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池 - Google Patents

一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN114242906B
CN114242906B CN202111586481.5A CN202111586481A CN114242906B CN 114242906 B CN114242906 B CN 114242906B CN 202111586481 A CN202111586481 A CN 202111586481A CN 114242906 B CN114242906 B CN 114242906B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tin oxide
substrate
transport layer
solution
reaction device
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
CN202111586481.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114242906A (zh
Inventor
徐觅
黄福志
程一兵
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.)
Foshan Xianhu Laboratory
Original Assignee
Foshan Xianhu Laboratory
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 Foshan Xianhu Laboratory filed Critical Foshan Xianhu Laboratory
Priority to CN202111586481.5A priority Critical patent/CN114242906B/zh
Publication of CN114242906A publication Critical patent/CN114242906A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114242906B publication Critical patent/CN114242906B/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
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及半导体材料光电领域，具体涉及一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池，制备方法步骤如下：（1）配置氧化锡母液；（2）将基底置于反应装置的底部，将氧化锡母液进行稀释后加入反应装置内，反应装置内溶液的表面至基底的距离为L；（3）将反应装置的底部进行加热，同时对反应装置内溶液的表面进行降温处理，基底的表面温度T1与所述反应装置内溶液的上表面温度T2之间存在温度梯度，控制T1>T2以及溶液pH为1‑5的状态下进行沉积反应，得到有氧化锡薄膜的基底；（4）将基底进行充分清洗、干燥；（5）将基底进行退火处理后得到均匀致密的氧化锡电子传输层。该制备方法可有效改善制得电池的光电转换效率和光照工作稳定性。

Description

一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池
技术领域
本发明涉及半导体材料光电领域，具体是涉及一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池。
背景技术
近年来，金属卤化物钙钛矿型太阳能电池（PSCs）因其低廉的材料成本、简单的制造工艺、迅速上升的光电转换效率（PCE）而被认为是最有前景的新型光伏技术之一。这类半导体钙钛矿材料（ABX3，其中A是一价阳离子，B是二价金属阳离子，X是卤化物）具有优异的光伏性能，如低激子结合能、高吸光系数和长载流子扩散长度，其实验室级别器件的PCE在十几年的时间里从3.8%大幅跃升到25.5%。 典型的PSCs器件结构包括：透明导电电极（氟掺杂氧化锡FTO或铟锡氧化物ITO）/电子传输层（ETL）/钙钛矿吸收层/空穴传输层（HTL）/金属电极。一种常见的ETL材料氧化锡SnO2凭借其优异的材料性能逐步被更多研究者采用。在实验室一般采用旋涂法制备氧化锡电子传输层，但这并不是一类可用于光伏大面幅组件放大生产的制备方法，其他的制备方法还有诸如化学浴沉积、原子层沉积、狭缝涂布、磁控溅射等。相比其他的制备工艺而言，化学浴沉积是未来最具有进一步发展并且工业化可能性的方法之一。
采用化学浴沉积方法制备氧化锡薄膜，通常是把整个基底浸泡在前驱体溶液中，通过控制温度和pH值来调控氧化锡沉积反应的进行，这种方式是可以在不平整的FTO导电基底上形成一层几十纳米的氧化锡薄膜，这种方式制备的氧化锡作为电子传输层已经被广泛地应用到PSC中。然而，目前这些已报道的电池在长期光照下还不够稳定，还没有超过1000小时的工作稳定性数据报道过，其中ETL/钙钛矿界面处薄膜的晶体缺陷和界面接触问题导致的电池工作过程中离子堆积和离子迁移也是稳定性不佳的重要因素之一。在化学浴沉积反应过程中，FTO表面氧化锡前驱体向中间相转变的过程中非常容易发生氧化锡颗粒的自聚集现象，这一聚集现象导致了沉积的氧化锡薄膜表面存在一些大的聚集颗粒而影响薄膜均匀生长，整个生长过程变得不可控。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提出一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池，通过带有温度梯度的化学浴方法制备氧化锡电子传输层，该电子传输层可应用于钙钛矿太阳能电池中。
本发明的一个目的是提供一种氧化锡电子传输层的制备方法，包括如下步骤：
（1）配置氧化锡母液；
（2）将基底置于反应装置的底部，将步骤（1）得到的氧化锡母液进行稀释后加入所述反应装置内，所述反应装置内溶液的上表面至所述基底的距离为L；
（3）将所述反应装置的底部进行加热，同时对所述反应装置内溶液的上表面进行降温处理，所述基底的表面温度为T1，所述反应装置内溶液的上表面温度为T2，所述基底的表面温度T1与所述反应装置内溶液的上表面温度T2之间存在温度梯度，控制T1>T2以及溶液pH为1-5的状态下进行沉积反应，得到有氧化锡薄膜的基底；
（4）将步骤（3）得到的有氧化锡薄膜的基底进行充分清洗、干燥；
（5）将步骤（4）清洗干燥后有氧化锡薄膜的基底进行退火处理后得到均匀致密的氧化锡电子传输层。
优选地，所述基底的表面温度T1、所述反应装置内溶液的上表面温度T2和距离L三者之间的关系满足：（T1-T2）/L≥0.5℃/cm。
优选地，所述基底的温度T1为60-150℃；所述反应装置内溶液的上表面温度T2为0-100℃；所述距离L为0.5- 100cm。
优选地，所述步骤（2）中，将基底置入反应装置前对基底进行清洗，其清洗基底的具体步骤为：将基底依次置于玻璃清洗剂、去离子水和乙醇中进行超声清洗，干燥后放入紫外臭氧机内或者等离子体处理机内进行清洗处理。此步骤增强了基底的表面浸润性。
优选地，所述步骤（5）中退火处理温度为130-210℃，退火时间为10-120分钟。
优选地，所述反应装置的外壁进行保温处理。
优选地，所述反应装置内设置有pH检测装置。
优选地，所述反应装置内设置有温度检测装置。
优选地，所述反应装置内的溶液与基底之间具有水平方向的相对速度，其相对移动速度为1-100mm/s。
本发明另一个目的是提出一种钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括依叠层设置的基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和电极层，所述的电子传输层为上述的氧化锡电子传输层的制备方法制备形成的电子传输层。
上述钙钛矿太阳能电池的制备方法如下：首先在基底上制备电子传输层，将配置好的钙钛矿前驱液涂布在上述得到的氧化锡电子传输层上，然后在150℃下进行退火处理，完成高质量的钙钛矿吸光层的制备；在上述得到的钙钛矿吸光层上表面刮涂空穴传输层溶液形成一层空穴传输层，最后采用热蒸发法在上述得到的空穴传输层上制备金电极，形成一层电极层，从而完成钙钛矿太阳能电池的制备。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
通过在基底与反应装置内溶液的上表面构建温度梯度，使反应装置内形成物质对流和物质浓度梯度，从而形成基底上的异相成核反应与前驱液（氧化锡溶液）中的均相成核反应之间的反应速率差，加快基底成膜速率的同时减少前驱液大晶粒形成、聚集以及吸附，使得制备的氧化锡电子传输层致密均一且重复性好，将其用于钙钛矿太阳能电池上可以有效改善其光电转换效率和光照工作稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的氧化锡电子传输层的工艺示意图；
图2为本发明实施例2所制备的氧化锡电子传输层的工艺示意图；
图3为本发明实施例3所制备的氧化锡电子传输层的工艺示意图。
附图标记说明：
反应装置1、溶液上表面2、基底表面3、高温控温装置4、低温控温装置5、散热装置6。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除特别说明，本发明使用的设备和试剂为本技术领域常规市购产品。
实施例1
（1）基底为FTO玻璃，将FTO玻璃切割成10cm×10cm大小，而后将FTO玻璃依次置于玻璃清洗剂、去离子水和乙醇中进行超声清洗10min，吹干表面残余溶剂之后放入紫外臭氧机内清洗15min；此步骤增强了FTO玻璃的表面浸润性。
（2）配置氧化锡母液：将5 g尿素、100μL巯基乙酸、5 mL浓盐酸（37 wt%）以及1.096g氯化亚锡二水化合物（SnCl2·2H2O）依次加入到400 mL的纯水中，获得氧化锡母液。
（3）将步骤（1）清洗处理好的FTO玻璃置于反应装置的底部，取20 mL氧化锡母液加入到100 mL纯水中，超声混合均匀以形成氧化锡溶液。此时，反应装置内溶液的上表面至所述基底的距离L为20cm。
（4）将反应装置置于高温控温装置上，对反应装置的底部进行加热，加热至FTO玻璃的表面温度T1至90度，同时在反应装置内溶液的上表面设置有低温控温装置，使反应装置内溶液的上表面温度T2为0度。维持T1为90度、T2为0度，同时控制溶液pH为1-5的状态下进行沉积反应，得到有氧化锡薄膜的FTO玻璃。
（5）将步骤（4）得到的有氧化锡薄膜的FTO玻璃进行充分清洗、干燥：用去离子水沿着反应装置内壁冲洗多次，当反应装置内的水澄清时，再将FTO玻璃正面朝上放入含有异丙醇的盒子中继续超声清洗3-5 min，接着再用去离子水冲洗2-3次，最后用气枪吹干FTO玻璃的正反面。
（6）将步骤（5）清洗干燥后有氧化锡薄膜的FTO玻璃在170度下退火处理60分钟后得到均匀致密的氧化锡电子传输层。
（7）配置1.0 mmol的Cs0.15FA0.85PbI2.55Br0.45钙钛矿前驱液溶于DMF溶剂中，将Cs0.15FA0.85PbI2.55Br0.45钙钛矿前驱液涂布在步骤（6）得到的氧化锡电子传输层上，然后在150℃下进行退火处理，完成高质量的钙钛矿吸光层的制备。
（8）配置空穴传输层溶液，在步骤（7）得到的钙钛矿吸光层上表面刮涂空穴传输层溶液形成一层空穴传输层。
（9）采用热蒸发法在步骤（8）得到的空穴传输层上制备80nm的金电极，形成一层电极层，从而完成钙钛矿太阳能电池的制备。
对比例1
（1）基底为FTO玻璃，将FTO玻璃切割成10cm×10cm大小，而后将FTO玻璃依次置于玻璃清洗剂、去离子水和乙醇中进行超声清洗10min，吹干表面残余溶剂之后放入紫外臭氧机内清洗15min；此步骤增强了FTO玻璃的表面浸润性。
（2）配置氧化锡母液：将5 g尿素、100μL巯基乙酸、5 mL浓盐酸（37 wt%）以及1.096g氯化亚锡二水化合物（SnCl2·2H2O）依次加入到400 mL的纯水中，获得氧化锡母液。
（3）将步骤（1）清洗处理好的FTO玻璃置于反应装置的底部，取20 mL氧化锡母液加入到100 mL纯水中，超声混合均匀以形成氧化锡溶液。此时，反应装置内溶液的上表面至所述基底的距离L为20cm。
（4）将反应装置置于高温控温装置上，对反应装置的底部进行加热，加热至FTO玻璃的表面温度T1至90度，控制溶液pH为1-5的状态下进行沉积反应，得到有氧化锡薄膜的FTO玻璃。
（5）将步骤（4）得到的有氧化锡薄膜的FTO玻璃进行充分清洗、干燥：用去离子水沿着反应装置内壁冲洗多次，当反应装置内的水澄清时，再将FTO玻璃正面朝上放入含有异丙醇的盒子中继续超声清洗3-5 min，接着再用去离子水冲洗2-3次，最后用气枪吹干FTO玻璃的正反面。
（6）将步骤（5）清洗干燥后有氧化锡薄膜的FTO玻璃在170度下退火处理60分钟后得到氧化锡电子传输层。
（7）配置1.0 mmol的Cs0.15FA0.85PbI2.55Br0.45钙钛矿前驱液溶于DMF溶剂中，将Cs0.15FA0.85PbI2.55Br0.45钙钛矿前驱液涂布在步骤（6）得到的氧化锡电子传输层上，然后在150℃下进行退火处理，完成高质量的钙钛矿吸光层的制备。
（8）配置空穴传输层溶液，在步骤（7）得到的钙钛矿吸光层上表面刮涂空穴传输层溶液形成一层空穴传输层。
（9）采用热蒸发法在步骤（8）得到的空穴传输层上制备80nm的金电极，形成一层电极层，从而完成钙钛矿太阳能电池的制备。
对比例1的氧化锡电子传输层制备方法中，在反应装置内溶液的上表面没有设置低温控温装置或进行散热处理，只对反应装置的底部进行加热，使反应装置内溶液与基底整个保持在同一温度下，前驱液（氧化锡溶液）中均相成核与基底上异相成核同步进行，很有可能导致前驱液（氧化锡溶液）中形成的晶粒长大并随机地吸附在基底的薄膜上，在氧化锡薄膜内形成较大的孔隙而造成覆盖不完整以及缺陷的增多，导致了沉积的氧化锡薄膜表面存在一些大的聚集颗粒而影响薄膜均匀生长，整个生长过程变得不可控。将对比例1所制备的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率以及稳定性测试，其测试结果表明：光电转换效率为22%，稳定性测试1000小时光照后效率下降至初始值的80%。
而实施例1中的氧化锡电子传输层制备方法中，对反应装置的底部进行加热的同时，在反应装置内溶液的上表面设置有低温控温装置，使基底的表面温度T1为90度、反应装置内溶液的上表面温度T2为0度，使化学浴沉积反应过程中基底表面与溶液上表面之间存在显著的温度差，这样溶液中的均相形核过程被显著抑制，很少有大晶粒会吸附在基底上，使得基底上的氧化锡薄膜可以均匀生长覆盖形成高质量电子传输层。将实施例1所制备的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率以及稳定性测试，其测试结果表明：光电转换效率为24.6%，稳定性测试1000小时光照后效率下降至初始值的95%。
由此，可以发现实施例1所制备的氧化锡电子传输层用于钙钛矿太阳能电池中显示出了比对比例1更加优异的光电转换效率以及稳定性性能，尤其是稳定性测试方面上，1000小时光照后效率仅下降至初始值的95%。
实施例2
（1）基底为FTO玻璃，将FTO玻璃切割成10cm×10cm大小，而后将FTO玻璃依次置于玻璃清洗剂、去离子水和乙醇中进行超声清洗10min，吹干表面残余溶剂之后放入紫外臭氧机内清洗15min；此步骤增强了FTO玻璃的表面浸润性。
（2）配置氧化锡母液：将5 g尿素、100μL巯基乙酸、5 mL浓盐酸（37 wt%）以及1.096g氯化亚锡二水化合物（SnCl2·2H2O）依次加入到400 mL的纯水中，获得氧化锡母液。再将配置好的氧化锡母液进行冷藏处理。
（3）将步骤（1）清洗处理好的FTO玻璃置于反应装置的底部，将步骤（2）配置好的氧化锡母液加入到纯水中，氧化锡母液与纯水的体积比为1：5，超声混合均匀以形成氧化锡溶液，将混合好的氧化锡溶液加入反应装置内，使反应装置内溶液的表面至所述基底的距离L为10cm。
（4）将反应装置置于高温控温装置上，对反应装置的底部进行加热，加热至FTO玻璃的表面温度T1至90度，同时在反应装置内溶液的表面通过散热装置进行散热处理，使反应装置内溶液的上表面温度T2为40度。维持T1为90度、T2为40度，同时控制溶液pH为1-5的状态下进行沉积反应，得到有氧化锡薄膜的FTO玻璃。
（5）将步骤（4）得到的有氧化锡薄膜的FTO玻璃进行充分清洗、干燥：用去离子水沿着反应装置内壁冲洗多次，当反应装置内的水澄清时，再将FTO玻璃正面朝上放入含有异丙醇的盒子中继续超声清洗3-5 min，接着再用去离子水冲洗2-3次，最后用气枪吹干FTO玻璃的正反面。
（6）将步骤（5）清洗干燥后有氧化锡薄膜的FTO玻璃在170度下退火处理60分钟后得到均匀致密的氧化锡电子传输层。
（7）配置1.0 mmol的Cs0.15FA0.85PbI2.55Br0.45钙钛矿前驱液溶于DMF溶剂中，将Cs0.15FA0.85PbI2.55Br0.45钙钛矿前驱液涂布在步骤（6）得到的氧化锡电子传输层上，然后在150℃下进行退火处理，完成高质量的钙钛矿吸光层的制备。
（8）配置空穴传输层溶液，在步骤（7）得到的钙钛矿吸光层上表面刮涂空穴传输层溶液形成一层空穴传输层。
（9）采用热蒸发法在步骤（8）得到的空穴传输层上制备80nm的金电极，形成一层电极层，从而完成钙钛矿太阳能电池的制备。
实施例2中的氧化锡电子传输层制备方法中，与实施例1不同之处主要在于：反应装置内溶液的表面至所述基底的距离L为10cm，对反应装置的底部进行加热的同时，在反应装置内溶液的表面进行散热处理，使基底的表面温度T1为90度、反应装置内溶液的上表面温度T2为40度。
实施例2使基底的表面温度T1、反应装置内溶液的上表面温度T2和距离L三者之间的关系满足：（T1-T2）/L≥0.5℃/cm，使化学浴沉积反应过程中基底表面与溶液上表面之间存在显著的温度差，这样溶液中的均相形核过程被显著抑制，很少有大晶粒会吸附在基底上，使得基底上的氧化锡薄膜可以均匀生长覆盖形成高质量电子传输层。将实施例2所制备的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率以及稳定性测试，其测试结果表明：光电转换效率为24.2%，稳定性测试1000小时光照后效率下降至初始值的94%。
实施例3
（1）基底为FTO玻璃，将FTO玻璃切割成60cm×120cm大小，而后将FTO玻璃依次置于玻璃清洗剂、去离子水和乙醇中进行超声清洗10min，吹干表面残余溶剂之后放入紫外臭氧机内清洗15min；此步骤增强了FTO玻璃的表面浸润性。
（2）配置氧化锡母液：将5 g尿素、100μL巯基乙酸、5 mL浓盐酸（37 wt%）以及1.096g氯化亚锡二水化合物（SnCl2·2H2O）依次加入到400 mL的纯水中，获得氧化锡母液。
（3）将步骤（1）清洗处理好的FTO玻璃置于反应装置的底部。将步骤（2）配置好的氧化锡母液加入到纯水中，氧化锡母液与纯水的体积比为1：5，超声混合均匀以形成氧化锡溶液，将混合好的氧化锡溶液加入反应装置内，使反应装置内溶液的上表面至所述基底的距离L为20cm，反应装置内FTO玻璃与氧化锡溶液以20mm/s的相对移动速度作移动。
（4）将反应装置置于高温控温装置上，对反应装置的底部进行加热，加热至FTO玻璃的表面温度T1至90度，同时在反应装置内溶液的表面设置有低温控温装置，使反应装置内溶液的上表面温度T2为0度。维持T1为90度、T2为0度，同时控制溶液pH为1-5的状态下进行沉积反应，得到有氧化锡薄膜的FTO玻璃。
（5）将步骤（4）得到的有氧化锡薄膜的FTO玻璃进行充分清洗、干燥：用去离子水沿着反应装置内壁冲洗多次，当反应装置内的水澄清时，再将FTO玻璃正面朝上放入含有异丙醇的盒子中继续超声清洗3-5 min，接着再用去离子水冲洗2-3次，最后用气枪吹干FTO玻璃的正反面。
（6）将步骤（5）清洗干燥后有氧化锡薄膜的FTO玻璃在170度下退火处理60分钟后得到均匀致密的氧化锡电子传输层。
（7）配置1.0 mmol的Cs0.15FA0.85PbI2.55Br0.45钙钛矿前驱液溶于DMF溶剂中，将Cs0.15FA0.85PbI2.55Br0.45钙钛矿前驱液涂布在步骤（6）得到的氧化锡电子传输层上，然后在150℃下进行退火处理，完成高质量的钙钛矿吸光层的制备。
（8）配置空穴传输层溶液，在步骤（7）得到的钙钛矿吸光层上表面刮涂空穴传输层溶液形成一层空穴传输层。
（9）采用热蒸发法在步骤（8）得到的空穴传输层上制备80nm的金电极，形成一层电极层，从而完成钙钛矿太阳能电池的制备。
实施例3中的氧化锡电子传输层制备方法中，与实施例1不同之处主要在于：实施例3的FTO玻璃切割成60cm×120cm大小，反应装置内FTO玻璃与氧化锡溶液以20mm/s的相对移动速度作移动。
将实施例3所制备的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率以及稳定性测试，其测试结果表明：光电转换效率为24.4%，稳定性测试1000小时光照后效率下降至初始值的94.3%。
实施例4
本实施例4与实施例3的区别仅在于：反应装置内FTO玻璃与氧化锡溶液以1mm/s的相对移动速度作移动，将实施例4所制备的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率以及稳定性测试，其测试结果表明：光电转换效率为24.0%，稳定性测试1000小时光照后效率下降至初始值的94.0%。
实施例5
本实施例5与实施例3的区别仅在于：反应装置内FTO玻璃与氧化锡溶液以100mm/s的相对移动速度作移动，将实施例5所制备的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率以及稳定性测试，其测试结果表明：光电转换效率为24.9%，稳定性测试1000小时光照后效率下降至初始值的94.7%。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种氧化锡电子传输层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)配置氧化锡母液；
(2)将基底置于反应装置的底部，将步骤(1)得到的氧化锡母液进行稀释后加入所述反应装置内，所述反应装置内溶液的上表面至所述基底的距离为L；
(3)将所述反应装置的底部进行加热，同时对所述反应装置内溶液的上表面进行降温处理，所述基底的表面温度为T1，所述反应装置内溶液的上表面温度为T2，所述基底的表面温度T1与所述反应装置内溶液的上表面温度T2之间存在温度梯度，使所述基底的表面温度T1、所述反应装置内溶液的上表面温度T2和距离L三者之间的关系满足：(T1-T2)/L≥0.5℃/cm，所述基底的温度T1为60-150℃，所述反应装置内溶液的上表面温度T2为0-100℃，所述距离L为0.5-100cm，同时控制溶液pH为1-5的状态下进行沉积反应，得到有氧化锡薄膜的基底；
(4)将步骤(3)得到的有氧化锡薄膜的基底进行充分清洗、干燥；
(5)将步骤(4)清洗干燥后有氧化锡薄膜的基底进行退火处理后得到均匀致密的氧化锡电子传输层。
2.根据权利要求1所述的氧化锡电子传输层的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中退火处理温度为130-210℃，退火时间为10-120分钟。
3.根据权利要求1所述的氧化锡电子传输层的制备方法，其特征在于，所述反应装置的外壁进行保温处理。
4.根据权利要求1所述的氧化锡电子传输层的制备方法，其特征在于，所述反应装置内设置有pH检测装置。
5.根据权利要求1所述的氧化锡电子传输层的制备方法，其特征在于，所述反应装置内设置有温度检测装置。
6.根据权利要求1所述的氧化锡电子传输层的制备方法，其特征在于，所述反应装置内的溶液与基底之间具有水平方向的相对速度，其相对移动速度为1-100mm/s。
7.钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括依叠层设置的基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和电极层，其特征在于：所述的电子传输层为权利要求1-6任一所述的氧化锡电子传输层的制备方法制备形成的电子传输层。
CN202111586481.5A 2021-12-23 2021-12-23 一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池 Active CN114242906B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111586481.5A CN114242906B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111586481.5A CN114242906B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114242906A CN114242906A (zh) 2022-03-25
CN114242906B true CN114242906B (zh) 2022-08-19

Family

ID=80761732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111586481.5A Active CN114242906B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114242906B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011159732A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Fujifilm Corp 化合物半導体系光電変換素子の製造方法
JP2013070032A (ja) * 2011-09-05 2013-04-18 Fujifilm Corp バッファ層の製造方法および光電変換素子の製造方法
CN113725369A (zh) * 2021-08-04 2021-11-30 武汉理工大学 快速批量制备大面积、均匀钙钛矿电池氧化锡电子传输层的方法和钙钛矿太阳能电池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI476299B (zh) * 2010-06-23 2015-03-11 Ind Tech Res Inst 化學浴鍍膜設備及化合物薄膜的製造方法
CN109862631A (zh) * 2019-04-04 2019-06-07 浙江大学 一种新型复合平板电热膜的制备方法
CN110400879B (zh) * 2019-07-26 2023-02-14 陕西师范大学 一种梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011159732A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Fujifilm Corp 化合物半導体系光電変換素子の製造方法
JP2013070032A (ja) * 2011-09-05 2013-04-18 Fujifilm Corp バッファ層の製造方法および光電変換素子の製造方法
CN113725369A (zh) * 2021-08-04 2021-11-30 武汉理工大学 快速批量制备大面积、均匀钙钛矿电池氧化锡电子传输层的方法和钙钛矿太阳能电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN114242906A (zh) 2022-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105070841B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN104250723B (zh) 一种基于铅单质薄膜原位大面积控制合成钙钛矿型CH3NH3PbI3薄膜材料的化学方法
CN108269921A (zh) 一种钙钛矿平面异质结太阳能电池及其制备方法
WO2019218567A1 (zh) 一种有机铵金属卤化物薄膜的制备装置及制备和表征方法
CN105552236A (zh) 一种钙钛矿太阳电池及其制备方法
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
CN110246917A (zh) 一种无机钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN111403547B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN113725369A (zh) 快速批量制备大面积、均匀钙钛矿电池氧化锡电子传输层的方法和钙钛矿太阳能电池
CN106920880A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106450007A (zh) 一种基于碘化亚铜/钙钛矿体异质结的太阳能电池及制备方法
CN110299449A (zh) 一种钙钛矿膜及其制备方法
WO2019141045A1 (zh) 一种沉浸式制备钙钛矿薄膜的设备及使用方法和应用
CN114242906B (zh) 一种氧化锡电子传输层的制备方法及钙钛矿太阳能电池
CN108054281A (zh) 一种利用低温溶液反应制备SnO2薄膜的方法及用其制备钙钛矿太阳能电池的方法
CN108390070B (zh) 锡锑氧化物阳极材料涂层及其制备方法、液流电池钛基锡锑氧化物电极
CN105914296A (zh) 利用射频磁控溅射技术制备钙钛矿薄膜的方法
CN115835741A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN105870344A (zh) 利用直流反应磁控溅射技术制备钙钛矿太阳能电池的方法
CN112289935A (zh) 半导体金属氧化物薄膜及其后处理方法和应用
CN112201757A (zh) 一种基于光下转换材料的半透明钙钛矿太阳电池
Wang et al. Elemental Pb initiated in situ Cl doping for improved photovoltaic performances of perovskite
CN113675347B (zh) 一种制备2d/3d有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的方法
CN113421978B (zh) 一种弱磁场作用的磁性钙钛矿薄膜的制备方法
CN114686811B (zh) 基于高通量气相共蒸制备稳定CsPbI2Br无机钙钛矿薄膜的方法

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