CN114975799A - 一种由p型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法及其应用 - Google Patents

一种由p型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于钙钛矿太阳电池技术领域，具体涉及一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法及其应用。本发明先将P型材料溶解于有机溶剂中制备添加剂溶液，再将金属卤化物和有机铵盐卤化物溶于有机溶剂中得到钙钛矿前驱体溶液，接着将添加剂溶液按照相应比例添加到钙钛矿前驱体溶液中对其进行改性，最后通过多种薄膜沉积技术将含有添加剂的钙钛矿前驱体溶液制成均匀致密的锡基钙钛矿薄膜。同时，将上述方法应用于制备成无空穴传输层的锡基钙钛矿太阳电池，可以降低薄膜的缺陷，加快载流子的分离和传输，同时减少器件制备成本，实现超过20％的高光电转换效率和较好的稳定性。

Description

一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法及其 应用
技术领域
本发明属于钙钛矿太阳电池技术领域，具体涉及一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法及其应用。
背景技术
太阳能作为一种清洁可再生能源，对解决能源危机具有重要意义，因而越来越受到人们的重视。近年来，钙钛矿太阳电池由于具有高光电转换效率和简易溶液法制备的优势而成为最具发展潜力的光伏技术之一。目前，钙钛矿太阳电池的光电转化效率(PCE)已从3.8％迅速提升到25.7％的认证效率，可以媲美传统晶硅太阳电池。
目前，高效率的钙钛矿太阳电池主要使用了传统的铅基钙钛矿材料。但是传统铅基钙钛矿材料含铅元素，而铅元素的毒性及其对环境的污染性也成为了限制钙钛矿太阳电池商业化应用的主要阻碍。因此，少铅或无铅钙钛矿太阳电池的研究逐渐成为了光伏技术领域的研究热点。随后，锡(Sn)基、银(Ag)基、锑(Sb)基、铋(Bi)基、铜(Cu)基以及锗(Ge)基卤化物钙钛矿太阳电池逐渐被研究报道。其中，与铅处于同一主族且毒性较小的锡元素是最有潜力的选择之一。Sn2+的离子半径略小于Pb2+
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因此可以取代铅并保留钙钛矿结构。同时，锡基钙钛矿拥有更窄的光学带隙、更低的激子结合能以及更高的载流子迁移率。值得一提的是，含锡钙钛矿材料的带隙能够在1.1～1.4eV之间进行调控，有望使钙钛矿太阳电池的效率突破肖克利-奎伊瑟极限(Shockley-Queisser limit)。然而，纯锡基钙钛矿太阳电池目前的最高效率只有14.81％，远远落后于铅基钙钛矿太阳电池，造成这一现状的原因主要有两个：一是锡基钙钛矿的结晶速度过快，使得薄膜表面粗糙、结晶度低且缺陷多；二是Sn2+很不稳定，容易被氧化为Sn4+，从而导致自身重度p型掺杂以及缺陷态密度增加。
与纯锡基钙钛矿太阳电池相比，锡-铅混合钙钛矿太阳电池则表现出更优异的光电性能以及更好的稳定性。锡-铅混合钙钛矿的能带可在1.2-1.55eV之间调节，使其成为接近肖克利-奎伊瑟极限的理想光吸收材料。但是，与纯锡基钙钛矿一样，二元锡-铅混合钙钛矿也面临着由Sn2+易氧化而引起的缺陷密度高的问题。此外，锡-铅混合钙钛矿薄膜形成过程中锡、铅与有机胺的反应竞争也给高质量薄膜的制备增加了难度。
同时，传统的钙钛矿太阳电池结构中需要空穴传输层来阻挡电子，增强空穴传输，防止钙钛矿活性层与电极直接的接触而引起漏电或者器件短路，但目前针对锡基钙钛矿太阳电池的空穴传输层还存在着材料价格昂贵，制备过程复杂，空穴迁移率不高，光学性能较差，与钙钛矿层接触不佳和能级不匹配等问题。虽然目前已有关于无空穴传输层锡基钙钛矿太阳电池的报道，但目前的技术还主要集中在提高锡基钙钛矿的抗氧化能力方面，在提高钙钛矿与导电基底的能级匹配方面还鲜有报道。
综上可见，针对锡基钙钛矿薄膜缺陷多，与现有空穴传输层兼容性不好，以及无空穴传输层器件中导电基底与钙钛矿能级不匹配等问题，有必要研制一种新型的协同掺杂钝化方法，钝化锡基钙钛矿薄膜的缺陷，同时提高钙钛矿和导电基底的能级匹配程度，促进载流子的分离与传输，以制备无空穴传输层的高效稳定锡基钙钛矿太阳电池，并简化制作工艺，降低制作成本。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，利用P型材料(也称P型半导体材料)作为添加剂和制备钙钛矿前驱体溶液，对钙钛矿材料进行改性，降低薄膜缺陷，减少器件制作成本，从而使其可以应用于制备简单高效低毒的无空穴传输层(HTL-free)的锡基钙钛矿太阳电池器件。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供了一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，所述方法包括以下步骤：
S1、将P型材料溶解于有机溶剂中制成添加剂溶液；
S2、将金属卤化物和有机铵盐卤化物溶于有机溶剂中制成锡基钙钛矿ABX3前驱体溶液，其中，A为Cs+，Rb+和一价有机阳离子中的一种或多种的混合，所述一价有机阳离子包括甲胺离子、甲脒离子，B为Sn2+或Sn2+和Pb2+的混合，X为Cl-，Br-，I-，SCN-中的一种或多种的混合；
S3、将步骤S1的添加剂溶液添加到步骤S2的锡基钙钛矿ABX3前驱体溶液中，然后用所得ABX3前驱体溶液在导电基底上进行成膜和退火后制成锡基钙钛矿薄膜。
优选地，所述P型材料包括2PACz([2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸)，4PACz([2-(9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸)，6PACz([2-(9H-咔唑-9-基)己基]膦酸)，Me-4PACz([4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基膦酸)，MeO-2PACz([2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸)，F4TCNQ(2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌)，F6TCNQ(2,2-(全氟萘-2,6-二亚基)二马龙腈)。具体地，所述P型材料为2PACz。
本发明先将P型材料溶解于有机溶剂中制备添加剂溶液，再将金属卤化物和有机铵盐卤化物溶于有机溶剂中得到钙钛矿前驱体溶液，接着将添加剂溶液按照相应比例添加到钙钛矿前驱体溶液中对其进行改性，最后通过成膜法将含有添加剂的钙钛矿前驱体溶液制成均匀致密的锡基钙钛矿薄膜，以降低薄膜的缺陷，加快载流子的分离和传输，实现高光电转换效率的无空穴传输层(HTL-free)的锡基钙钛矿太阳电池器件的制备。
优选地，所述P型材料溶在添加剂溶液中的摩尔浓度为0.05-2M。
优选地，所述添加剂溶液的添加量为锡基钙钛矿ABX3前驱体溶液体积的0.5～10％具体地，所述添加剂溶液的添加量为锡基钙钛矿ABX3前驱体溶液体积的1％。
优选地，步骤S2所述的有机溶剂与步骤S1所述的有机溶剂相同。
进一步地，所述有机溶剂选自DMSO(二甲基亚砜)、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)、MF(甲酸甲酯)、DMAC(二甲基乙酰胺)、2-ME(乙二醇甲醚)、NMF-1(N-甲基甲酰胺-1)、NMF-2(N-甲基甲酰胺-2)和NMP(1-甲基2-吡咯烷)中的一种或多种的混合。
更进一步地，所述有机溶剂为DMSO和DMF的混合溶液，所述DMF与DMSO的体积比为3:1、4:1、7:3。
优选地，所述成膜的方法包括吹气辅助旋涂法、热刮涂法、抗溶剂辅助旋涂法、狭缝涂布法、滴涂法、喷涂法。
进一步地，所述吹气辅助旋涂法的转速为2000rpm～10000rpm，使用氮气、氩气或氦气等惰性气体吹气，操作温度范围为10～70℃，所述热刮涂法的操作温度为10～150℃，所述吹气辅助刮涂法为使用氮气、氩气或氦气等惰性气体吹气，操作温度范围为25～70℃)，所述抗溶剂辅助旋涂法的转速为2000rpm～10000rpm，操作温度为10～30℃。
更进一步地，对于抗溶剂辅助旋涂法，所述抗溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、2-丁醇、戊醇、异戊醇、乙二醇、丙三醇、丙酮、丁酮、甲醚、苯甲醚、乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、乙二醇己醚、乙腈、丙烯腈、氯仿、氯苯、二氯苯、甲苯、间二甲苯、三甲苯、三氟甲苯、乙酸乙酯、四氯化碳、二氯乙烷、二硫化碳和环己烷中的一种或多种的混合。具体地，所述抗溶剂为氯苯。
优选地，所述退火采用一步退火或二步退火，所述一步退火的温度为80～150℃，退火时间为1～60分钟，二步退火为先50～90℃退火5～30分钟，再90～150℃退火5～30分钟。
优选地，所述导电基底包括氟掺杂的二氧化锡(FTO)导电玻璃、铟掺杂的二氧化锡(ITO)导电玻璃或柔性导电塑料(PET/ITO,PEN/ITO)等。
本发明还提供了上述的一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法在制备太阳电池中的应用。
本发明通过利用P型材料对钙钛矿材料协同掺杂和钝化，同时降低薄膜缺陷密度，从而制备无空穴传输层(HTL-free)的锡基太阳电池，减少器件制作成本，实现>20％的光电转换效率和较好的稳定性。
本发明还提供了一种基于P型材料掺杂的锡基钙钛矿薄膜的无空穴传输层太阳电池的制备方法，即先采用上述的一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法制备P型材料掺杂的锡基钙钛矿薄膜，然后再与电子传输层以及顶电极一起组装成基于P型材料掺杂的锡基钙钛矿薄膜的无空穴传输层太阳电池。
优选地，所述电子传输层为致密或介孔结构，所述电子传输层可为富勒烯及其衍生物(C60，bis-C60,PCBM,ICBA等),以及Ti4+,Sn4+,Zn2+,Nb5+,Al3+等金属的氧化物或氢氧化物中的任一种。
优选地，所述顶电极为功函数较高的金属材料，包括但不限于金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)或导电碳材料；所述导电碳材料包括但不限于碳纳米颗粒、碳黑、碳纳米管、石墨烯、石墨炔及其混合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开了一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，先将P型材料溶解于有机溶剂中制备添加剂溶液，再将金属卤化物和有机铵盐卤化物溶于有机溶剂中得到钙钛矿前驱体溶液，接着将添加剂溶液按照相应比例添加到钙钛矿前驱体溶液中对其进行改性，最后通过成膜法将含有添加剂的钙钛矿前驱体溶液制成均匀致密的锡基钙钛矿薄膜。同时，还可以将采用上述方法制备得到的P型材料掺杂的锡基钙钛矿薄膜与电子传输层以及顶电极一起制备成无空穴传输层(HTL-free)的锡基钙钛矿太阳电池。本发明通过利用P型材料作为添加剂制备钙钛矿前驱体溶液对钙钛矿材料进行协同掺杂和钝化的方法，可以降低薄膜的缺陷，加快载流子的分离和传输，应用于制备简单高效低毒的无空穴传输层(HTL-free)的锡基钙钛矿太阳电池器件，可以减少器件制作成本，实现超过20％的高光电转换效率和较好的稳定性。
附图说明
图1为直接旋涂前驱体溶液制备得到的锡铅混合钙钛矿薄膜的SEM图(a为无2PACz协同掺杂和钝化；b为2PACz协同掺杂和钝化)；
图2为直接旋涂前驱体溶液制备的锡铅混合钙钛矿薄膜的XRD图；
图3为直接旋涂前驱体溶液制备得到的锡铅混合钙钛矿薄膜的UPS图(a,b为无2PACz协同掺杂和钝化；c,d为2PACz协同掺杂和钝化)；
图4为直接旋涂前驱体溶液制备得到的对照(w/o 2PACz)和改性(with 2PACz)的锡铅混合钙钛矿薄膜的能级图；
图5为吹气辅助旋涂法制备得到的锡铅混合钙钛矿薄膜的SEM图；
图6为基于P型材料掺杂的锡铅混合钙钛矿薄膜的无空穴传输层太阳电池的器件结构示意图；
图7为无空穴传输层太阳电池的J-V曲线；
图8为暗态下hole-only器件的J-V曲线。。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到。
实施例1一种由P型材料2PACz协同掺杂和钝化锡铅混合钙钛矿薄膜的方法
本实施例的成膜方法采用旋涂法，具体包括以下步骤：
(1)选用2PACz([2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸)为添加剂溶液的原料，将其溶解在DMF溶液中，配置成0.5-2M的添加剂溶液；
(2)将CsI，MAI(碘甲胺)，FAI(碘甲脒)，PbI2，SnI2，SnF2按照0.05:0.45:0.5:0.5:0.5:0.05的摩尔比溶于DMSO和DMF混合溶液(DMF与DMSO的体积比为7:3)中，室温搅拌4小时，搅拌直至固体溶解，溶液变澄清，配置得到1.6M的锡铅混合钙钛矿前驱体溶液1；
(3)向锡铅混合钙钛矿前驱体溶液1中加入添加剂溶液(体积为锡铅混合钙钛矿前驱体溶液的1％)，过滤后得到前驱体溶液2；
(4)在导电玻璃ITO上使用抗溶剂辅助旋涂法分别对前驱体溶液1和前驱体溶液2进行铺展，旋涂的转速为6000rpm/min，旋涂时间为50s，抗溶剂为氯苯(第15～45s时喷涂)，并在100℃下退火10min，分别制备得到Cs0.05MA0.45FA0.5Sn0.5Pb0.5I3锡铅混合钙钛矿对照薄膜和改性薄膜。
通过电子扫描(SEM)对锡铅混合钙钛矿对照薄膜和改性薄膜进行表征，如图1的薄膜形貌所示，可以看出对照薄膜和改性薄膜的晶粒尺寸大小均为500nm左右，但对照薄膜晶界处有白色薄片状析出物，而由P型材料掺杂并改性后的锡铅混合钙钛矿薄膜晶界处没有出现析出物。
同时，进一步对锡铅混合钙钛矿对照薄膜和改性薄膜进行XRD衍射图谱分析。如图2所示，可以看出两种薄膜均在(110)、(202)、(220)和(310)晶面处出现衍射峰，其中对照薄膜在12.65°处出现明显的PbI2/SnI2衍射峰，即对应于SEM图中的白色析出物。但经过P型材料2PACz掺杂并改性后的钙钛矿薄膜不仅结晶度明显提高，且在12.65°处没有出现衍射峰，说明P型材料2PACz可以提高钙钛矿薄膜的结晶度并抑制PbI2或SnI2的析出，从而降低了薄膜缺陷。
此外，进一步对锡铅混合钙钛矿对照薄膜和改性薄膜进行紫外光电子能谱(UPS)分析。如图3所示，可以看出钙钛矿薄膜的费米能级从对照样品的-4.89eV降低到改性样品的-5.01eV，证明2PACz的加入造成了钙钛矿薄膜的p型掺杂。图4为对照薄膜和改性薄膜的能级图，可见经p型材料2PACz协同掺杂和钝化之后，钙钛矿薄膜与导电玻璃ITO的能级更加匹配，从而有利于载流子的分离与传输。
实施例2一种由P型材料2PACz协同掺杂和钝化锡铅混合钙钛矿薄膜的方法
具体制备方法同实施例1，不同之处在于，本实施例的成膜方法为吹气辅助旋涂法。即旋涂制备Cs0.05MA0.45FA0.5Sn0.5Pb0.5I3改性薄膜过程中使用氮气吹气，操作温度为25℃，吹氮气可以加速DMF/DMSO溶剂的快速挥发，从而实现Cs0.05MA0.45FA0.5Sn0.5Pb0.5I3薄膜在ITO基板上的均匀覆盖。本实施例的Cs0.05MA0.45FA0.5Sn0.5Pb0.5I3改性薄膜的微观形貌如图5所示，可以看出本实施例制备的锡铅混合钙钛矿薄膜的晶粒尺寸大小分布均匀且覆盖率高。
实施例3由P型材料2PACz协同掺杂和钝化锡铅混合钙钛矿薄膜的方法在制备无空穴传输层太阳能电池器件中的应用
所述太阳能电池器件的结构如图6所示，从下到上依次包括ITO导电玻璃衬底、实施例1制备的P型材料掺杂和钝化的改性锡铅混合钙钛矿薄膜(Mixed Sn-Pb perovskite)、电子传输层(C60、BCP)以及Cu电极。具体制备方法包括以下步骤：
(1)将ITO导电玻璃衬底依次置于去离子水、丙酮和异丙醇中，分别超声清洗20分钟，然后在烘箱中烘干，然后用紫外臭氧清洗机处理25min。
(2)将实施例1中配制的前驱体溶液2旋涂在ITO导电基底上，旋涂转速为6000rpm/min，旋涂时间为50s，且在合适时间(第15～45s)喷涂反溶剂氯苯(CB)，得到厚度为600nm的锡铅混合钙钛矿层，最后对所得锡铅混合钙钛矿层100℃退火10min；
(3)在真空度为5×10-4Pa的真空条件下，在钙钛矿表面蒸镀20nm的C60,7nm的BCP，100nm的Cu电极，制备得到基于P型材料掺杂的锡铅混合钙钛矿薄膜的无空穴传输层太阳电池器件。
同时，用同样的方法将实施例1中的前驱体溶液1制备成基于对照薄膜的无空穴传输层太阳电池器件。
对制备得到的太阳电池器件进行J-V测试。由图7可以看出，由前驱体溶液1直接制备的太阳电池器件的光电转换效率只有15％左右，而由前驱体溶液2制备的锡铅混合钙钛矿太阳电池器件的开路电压VOC、短路电流JSC、填充因子FF均得到提高，从而实现了超过20％的光电转换效率(PCE)，因此可以应用在太阳能电池器件上。将由P型材料2PACz协同掺杂和钝化的锡铅混合钙钛矿薄膜制备成ITO/PTAA/Perovskite/Spiro/Cu器件。其中PTAA和spiro均通过旋涂法制备，Cu电极通过真空蒸发得到。通过空间电荷限制电流方法估算加入添加剂前后的缺陷密度变化。由图8可以看出，通过缺陷填充电压计算缺陷密度由1.10×1016cm-3降低到6.48×1015cm-3，说明经P型材料2PACz掺杂改性之后，钙钛矿薄膜的缺陷密度大幅降低，即薄膜质量得到有效提高。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将P型材料溶解于有机溶剂中制成添加剂溶液；
S2、将金属卤化物和有机铵盐卤化物溶于有机溶剂中制成锡基钙钛矿ABX3前驱体溶液，其中，A为Cs+，Rb+和一价有机阳离子中的一种或多种的混合，所述一价有机阳离子包括甲胺离子、甲脒离子，B为Sn2+或Sn2+和Pb2+的混合，X为Cl-，Br-，I-，SCN-中的一种或多种的混合；
S3、将步骤S1的添加剂溶液添加到步骤S2的锡基钙钛矿ABX3前驱体溶液中，然后用所得ABX3前驱体溶液在导电基底上进行成膜和退火后制成锡基钙钛矿薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，其特征在于，所述P型材料包括2PACz，4PACz，6PACz，Me-4PACz，MeO-2PACz，F4TCNQ，F6TCNQ。
3.根据权利要求1所述的一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，其特征在于，所述P型材料溶在添加剂溶液中的摩尔浓度为0.05-2M。
4.根据权利要求1所述的一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，其特征在于，所述添加剂溶液的添加量为锡基钙钛矿ABX3前驱体溶液体积的0.5～10％。
5.根据权利要求1所述的一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，其特征在于，步骤S2所述的有机溶剂与步骤S1所述的有机溶剂相同。
6.根据权利要求5所述的一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自DMSO、DMF、MF、DMAC、2-ME、NMF-1、NMF-2和NMP中的一种或多种的混合。
7.根据权利要求1所述的一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，其特征在于，所述成膜的方法包括吹气辅助旋涂法、热刮涂法、抗溶剂辅助旋涂法、狭缝涂布法、滴涂法、喷涂法。
8.根据权利要求1所述的一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法，其特征在于，所述退火采用一步退火或二步退火，所述一步退火的温度为80～150℃，退火时间为1～60分钟，二步退火为先50～90℃退火5～30分钟，再90～150℃退火5～30分钟。
9.权利要求1-8任一项所述的一种由P型材料协同掺杂和钝化锡基钙钛矿薄膜的方法在制备太阳电池中的应用。
10.一种基于P型材料掺杂的锡基钙钛矿薄膜的无空穴传输层太阳能电池的制备方法，其特征在于，先采用权利要求1-8任一项所述的方法制备P型材料掺杂的锡基钙钛矿薄膜，然后再与电子传输层以及顶电极一起组装成基于P型材料掺杂的锡基钙钛矿薄膜的无空穴传输层太阳电池。
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CN115784629A (zh) * 2022-11-14 2023-03-14 南京邮电大学 一种含锡的双钙钛矿材料薄膜及其原位溶液制备方法和应用
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