CN115101681A - 一种锡基钙钛矿电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种锡基钙钛矿电池的制备方法，包括以下制备步骤：在导电玻璃基板上设置空穴传输层；向FAxMA1‑xPbySn1‑yI3溶液中加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液；在所述空穴传输层上设置钙钛矿前驱体层；在所述钙钛矿前驱体溶液层上由下至上依次设置电子传输层、缓冲层和背电极层。本制备方法通过在FAxMA1‑xPbySn1‑ yI3溶液中加入碳酰肼从而抑制钙钛矿前驱体氧化，同时还能够调控结晶速率，从而制备出表面光滑且不易被氧化稳定性好的钙钛矿前驱体层。

Description

一种锡基钙钛矿电池的制备方法
技术领域
本发明涉及光伏材料技术领域，具体涉及一种锡基钙钛矿电池的制备方法。
背景技术
有机无机杂化钙钛矿太阳能电池经过10多年的飞速发展，从2009年首次报道以来，到2022年其光电转换效率达到25.7％，达到了单晶硅太阳能电池效率的95％，具有优秀的光电性能。其发展迅速归于其制备工艺简单、制作成本低廉、带隙具备可调性、高的载流子扩散长度和高的吸收系数等优点，被认为是高效太阳能电池(PSCs)的候选材料之一，在光伏领域具有潜在的应用价值。然而，铅基钙钛矿的降解产物对环境、人类和其他物种有毒，这极大阻碍了该技术的商业化。
因此，无毒无铅钙钛矿吸光剂近年来备受关注。其中锡被认为是铅的毒性较小的替代品，通过锡部分或完全取代有毒铅来制备卤化铅钙钛矿的化学成分工程已被广泛报道为一种可行的方法。此外，锡基钙钛矿的光学禁带范围为1.2～1.4eV，非常接近AM1.5太阳光谱23下Shockley-Queisser(SQ)极限的最佳禁带宽度(1.34eV)。然而锡基PSCs也存在两个问题：一是其前驱体溶液中的Sn2+极其容易被氧化Sn4+并且制备成薄膜后在空气中也极其不稳定，第二是在薄膜结晶过程中，由于Sn基钙钛矿结晶速率过快，从而导致薄膜表面非常粗糙。如何提供一种稳定性好且表面具有光滑膜层的锡基钙钛矿电池是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种锡基钙钛矿电池的制备方法，旨在解决现有锡基钙钛矿电池不稳定，容易被氧化且薄膜表面粗糙的问题
为实现上述目的，本发明提出的一种锡基钙钛矿电池的制备方法，所述锡基钙钛矿电池的制备方法包括以下制备步骤：
在导电玻璃基板上设置空穴传输层；
向FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液中加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液，其中， 0<x<1，0<y<1；
在所述空穴传输层上设置钙钛矿前驱体层；
在所述钙钛矿前驱体溶液层上由下至上依次设置电子传输层、缓冲层和背电极层，获得锡基钙钛矿电池。
可选地，向所述FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液中加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液的步骤中，所述碳酰肼与所述FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液的体积比为 (0.01～0.03)：1。
可选地，向所述FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液中加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液的步骤包括：
将碘化铅、碘化亚锡、甲脒氢碘酸盐和碘甲胺溶于N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，在保护气体下震荡2～2.5h，获得FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液，向所述FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液。
可选地，所述保护气体包括氮气。
可选地，在所述空穴传输层上设置钙钛矿前驱体层的步骤包括：
在所述空穴传输层上滴加钙钛矿前驱体溶液，以1000～1500转/s的转速旋涂10～15s，滴加反溶剂，再以3500～4000转/s的转速旋涂20～30s，在 100～110℃的条件下，退火处理10～15min，以在所述空穴传输层上形成钙钛矿前驱体层。
可选地，所述反溶剂包括氯苯和/或乙酸乙酯。
可选地，在导电玻璃基板上设置空穴传输层的步骤包括：
用溶剂清洗导电玻璃基板，在紫外臭氧环境下处理15～20min，在 3500～4000转/s的转速下将PEDOT:PSS(Al 4083)旋涂在所述导电玻璃基板上，在140～150℃的条件下退火处理10～15min，以在所述导电玻璃基板上形成空穴传输层。
可选地，所述溶剂包括丙酮、异丙醇、乙醇和超纯水中的任意一种。
可选地，在所述钙钛矿前驱体溶液层上由下至上依次设置电子传输层、缓冲层和背电极层的步骤包括：
用有机蒸镀仪在所述钙钛矿前驱体溶液层上蒸镀电子传输层，冷却后，再采用有机蒸镀仪在所述电子传输层上蒸镀缓冲层，冷却后，用金属蒸镀仪在所述缓冲层上蒸镀背电极层，获得锡基钙钛矿电池。
可选地，所述电子传输层的材质包括C60；和/或，
所述缓冲层的材质包括2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉；和/或，
所述背电极层的材质包括Ag。
本发明提供的技术方案，制备方法简单，易于操作，通过该方法制备出来的锡基钙钛矿电池稳定性更高，使用寿命更长，转化效率更加高；在制备过程中，向钙钛矿前驱体溶液中掺杂碳酰肼，能够抑制钙钛矿前驱体溶液中的Sn2+被空气氧化物氧化，从而提高制备的锡基钙钛矿电池稳定性，延长使用寿命，同时碳酰肼的氨基和羰基还能够与钙钛矿前驱体溶液中游离的Sn2+和游离的Pb2+离子之间相互作用，从而能够调节结晶速率，避免钙钛矿前驱体层结晶速率过快，导致其膜层表面粗糙。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的锡基钙钛矿电池的制备方法的一实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例1中步骤(2)制备的钙钛矿前驱体溶液和对比例制备的钙钛矿前驱体溶液置于空气中24h后的图(左侧为实施例1，右侧为实施例 2)；
图3为本发明的实施例1中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层的SEM截面图；
图4为本发明的对比例步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层的SEM截面图；
图5为本发明的实施例1中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层暴露空气中5 天后的SEM图；
图6为本发明的对比例步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层暴露空气中5天后的SEM图；
图7为本发明的实施例1制备的锡基钙钛矿电池和对比制备的西基钙钛矿电池的I-V曲线图；
图8为本发明的实施例1至5中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层和对比例中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层的XRD图；
图9为本发明的实施例1中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层的SEM图；
图10为本发明的实施例2中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层的SEM图；
图11为本发明的实施例3中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层的SEM图；
图12为本发明的实施例4中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层的SEM图；
图13为本发明的实施例5中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层的SEM图；
图14为本发明的对比例中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层的SEM图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和 B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
有机无机杂化钙钛矿太阳能电池经过10多年的飞速发展，从2009年首次报道以来，到2022年其光电转换效率达到25.7％，达到了单晶硅太阳能电池效率的95％，具有优秀的光电性能。其发展迅速归于其制备工艺简单、制作成本低廉、带隙具备可调性、高的载流子扩散长度和高的吸收系数等优点，被认为是高效太阳能电池(PSCs)的候选材料之一，在光伏领域具有潜在的应用价值。然而，铅基钙钛矿的降解产物对环境、人类和其他物种有毒，这极大阻碍了该技术的商业化。因此，无毒无铅钙钛矿吸光剂近年来备受关注。其中锡被认为是铅的毒性较小的替代品，通过锡部分或完全取代有毒铅来制备卤化铅钙钛矿的化学成分工程已被广泛报道为一种可行的方法；现有锡基钙钛矿电池存在两个问题：一是其前驱体溶液中的Sn2+极其容易被氧化Sn4+并且制备成薄膜后在空气中也极其不稳定，第二是在薄膜结晶过程中，由于Sn基钙钛矿结晶速率过快，从而导致薄膜表面非常粗糙。如何提供一种稳定性好且表面具有光滑膜层的锡基钙钛矿电池是目前亟待解决的技术问题。
鉴于此，本发明提供一种锡基钙钛矿电池的制备方法，通过该制备方法制备出来的锡基钙钛矿电池稳定性好、使用寿命长、转化率高且具有光滑的膜层；结合图1所示的锡基钙钛矿电池的制备方法的一实施例的流程示意图，所述锡基钙钛矿电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤S10、在导电玻璃基板上设置空穴传输层；
在设置空穴传输层之前，需要清洗导电玻璃基板，避免导电玻璃基板的表面存在杂质，对空穴传输层造成影响，同时在清洗过程中需要考虑到使用的溶剂不能够对导电玻璃基板或者空穴传输层造成腐蚀，具体地，在一些实施例中，溶剂包括丙酮、异丙醇、乙醇和超纯水中的任意一种，即在实际应用时，可以选择丙酮，可以选择异丙醇，可以选择乙醇，还可以选择超纯水作为溶剂参与步骤S10。作为优选实施例，溶剂选择无超纯水，超纯水中含有的杂质较少，且不会腐蚀玻璃导电基板和空穴传输层，用超纯水作为溶剂清洗导电玻璃基板效果更佳。
此外，清洗完导电玻璃基板后，需要将导电玻璃基板在紫外臭氧环境下处理，其目的是为了让空穴层溶液有更好的润湿性，从而让空穴传输层更加致密。
更进一步地，将PEDOT:PSS(Al 4083)旋涂在所述导电玻璃基板上后，需要退火处理，退火处理的目的是为了加快晶体的生长，加快空穴传输层的成膜速度。
在进行步骤S10时，具体可以通过以下步骤进行：用溶剂清洗导电玻璃基板，在紫外臭氧环境下处理15～20min，在3500～4000转/s的转速下将 PEDOT:PSS(Al 4083)旋涂在所述导电玻璃基板上，在140～150℃的条件下退火处理10～15min，以在所述导电玻璃基板上形成空穴传输层。
需要说明的是，通过控制退火温度和退火处理的时间，一方面能够加快晶体的生长速度，加快空穴传输层的成膜速度，另外一方面在上述温度范围和时间范围内，能够保证空穴传输层不会因温度过高和时间过长导致干燥龟裂，从而确保空穴传输层的成膜质量。
步骤S20、向FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液中加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液；
在本实施例中，向FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液中含有大量的Sn2+离子，Sn2+离子在空气中极其不稳定，容易被空气中的氧化物(例如氧气等)氧化成Sn4+离子，导致钙钛矿前驱体层不稳定，使用寿命降低，而碳酰肼的结构中含有氨基(-NH2)和羰基(-C＝O)，氨基和羰基可以和Sn2+和Pb2+相互作用，避免Sn2+离子被空气中的氧化物氧化成Sn4+离子，从而提高电池的使用寿命。
进一步地在本实施例中，碳酰肼的添加量对于抑制Sn2+离子氧化也会存在影响，在一些实施例中，所述碳酰肼与所述FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液 FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液的体积比为(0.01～0.03)：1。具体地，在实际操作时，每100ml的FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液中添加1～3ml的碳酰肼；实际上，碳酰肼可以根据具体情况进行添加，具体的在进行步骤S20时，可以添加1％、1.5％、 2.0％、2.5％、3％的碳酰肼。
进一步地，在实际操作过程中，FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液可以按照以下步骤进行配置：将碘化铅、碘化亚锡、甲脒氢碘酸盐和碘甲胺溶于N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，在保护气体下震荡2～2.5h，获得FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液，向所述FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液。
更近一步地，在一实施例中，碘化铅的百分比浓度为99.99％，碘化亚锡的百分比浓度为99.99％，甲脒氢碘酸盐的百分比浓度为99.5％，二甲基亚砜的百分比浓度为99.8％。
需要说明的是，在制备FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液的过程中，需要在保护气体的氛围下进行制备，避免制备过程中环境中的氧化物将Sn2+离子氧化，具体地，在本实施例中，所述保护气体为氮气。
步骤S30、在所述空穴传输层上设置钙钛矿前驱体层；
具体地，在实际操作过程中，在进行步骤S30时，可以通过以下步骤进行：在所述空穴传输层上滴加钙钛矿前驱体溶液，以1000～1500转/s的转速旋涂10～15s，滴加反溶剂，再以3500～4000转/s的转速旋涂20～30s，在 100～110℃的条件下，退火处理10～15min，以在所述空穴传输层上形成钙钛矿前驱体层。
需要说明时，在旋涂的过程中，分成两次旋涂，其目的是为了添加反溶剂，加快晶体的析出，加速钙钛矿前驱体层成膜，具体地，在实际操作时采用匀胶机进行操作，先旋涂10～15s，然后加入反溶剂，再旋涂20～30中，使得反溶剂均匀地分散。
进一步地，在本实施例中，所述反溶剂可以是氯苯，可以是乙酸乙酯还可以是氯苯和乙酸乙酯的混合物。
更近一步地，退火处理的目的是为了加快晶体的生长，加快空穴传输层的成膜速度。
步骤S40、在所述钙钛矿前驱体溶液层上由下至上依次设置电子传输层、缓冲层和背电极层，获得锡基钙钛矿电池。
在进行步骤S40时，具体可以通过以下步骤进行：用有机蒸镀仪在所述钙钛矿前驱体溶液层上蒸镀电子传输层，冷却后，再采用有机蒸镀仪在所述电子传输层上蒸镀缓冲层，冷却后，用金属蒸镀仪在所述缓冲层上蒸镀背电极层，获得锡基钙钛矿电池。
在一些实施例中，所述电子传输层的材质不做限定，可以是二氧化钛，可以是氧化锌，可以是氧化钼，还可以是C60，做为本实施例的一个优选实施例，电子传输层的材质选择为C60；进一步地，所述缓冲层的材质选择为 BCP；所述背电极层的材质选择为Ag，选择为金属Ag作为背电极层是因为银的电阻值小，能够减小能源的损耗，提高电池的转化效率。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)用丙酮清洗导电玻璃基板，在紫外臭氧环境下处理15min，在3500 转/s的转速下将PEDOT:PSS(Al 4083)旋涂在导电玻璃基板上，在140℃的条件下退火处理10min，以在导电玻璃基板上形成空穴传输层。
(2)将碘化铅、碘化亚锡、甲脒氢碘酸盐和碘甲胺溶于N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，在氮气下震荡2h，获得FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液，向所述 FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液加入碳酰肼(掺杂碳酰肼的含量为1.5％)，获得钙钛矿前驱体溶液
(3)在空穴传输层上滴加钙钛矿前驱体溶液，以1000转/s的转速旋涂 10s，再滴加反溶剂，再以3500转/s的转速旋涂20s，在100℃的条件下，退火处理10min，在空穴传输层上形成钙钛矿前驱体层
(4)用有机蒸镀仪在所述钙钛矿前驱体溶液层上蒸镀电子传输层，冷却后，再采用有机蒸镀仪在所述电子传输层上蒸镀缓冲层，冷却后，用金属蒸镀仪在所述缓冲层上蒸镀背电极层。
实施例2
(1)用乙醇清洗导电玻璃基板，在紫外臭氧环境下处理16min，在3600 转/s的转速下将PEDOT:PSS(Al 4083)旋涂在导电玻璃基板上，在142℃的条件下退火处理12min，以在导电玻璃基板上形成空穴传输层。
(2)将碘化铅、碘化亚锡、甲脒氢碘酸盐和碘甲胺溶于N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，在氮气下震荡2.2h，获得FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液，向所述 FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液加入碳酰肼(掺杂碳酰肼的含量为1％)，获得钙钛矿前驱体溶液
(3)在空穴传输层上滴加钙钛矿前驱体溶液，以1000转/s的转速旋涂 10s，再滴加反溶剂，再以3500转/s的转速旋涂20s，在110℃的条件下，退火处理10min，在空穴传输层上形成钙钛矿前驱体层
(4)用有机蒸镀仪在所述钙钛矿前驱体溶液层上蒸镀电子传输层，冷却后，再采用有机蒸镀仪在所述电子传输层上蒸镀缓冲层，冷却后，用金属蒸镀仪在所述缓冲层上蒸镀背电极层。
实施例3
(1)用超纯水清洗导电玻璃基板，在紫外臭氧环境下处理17min，在3500 转/s的转速下将PEDOT:PSS(Al 4083)旋涂在导电玻璃基板上，在144℃的条件下退火处理15min，以在导电玻璃基板上形成空穴传输层。
(2)将碘化铅、碘化亚锡、甲脒氢碘酸盐和碘甲胺溶于N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，在氮气下震荡2.5h，获得FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液，向所述 FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液加入碳酰肼(掺杂碳酰肼的含量为2％)，获得钙钛矿前驱体溶液
(3)在空穴传输层上滴加钙钛矿前驱体溶液，以1500转/s的转速旋涂 16s，再滴加反溶剂，再以3800转/s的转速旋涂32s，在100℃的条件下，退火处理12min，在空穴传输层上形成钙钛矿前驱体层
(4)用有机蒸镀仪在所述钙钛矿前驱体溶液层上蒸镀电子传输层，冷却后，再采用有机蒸镀仪在所述电子传输层上蒸镀缓冲层，冷却后，用金属蒸镀仪在所述缓冲层上蒸镀背电极层。
实施例4
(1)用异丙醇清洗导电玻璃基板，在紫外臭氧环境下处理15min，在3500 转/s的转速下将PEDOT:PSS(Al 4083)旋涂在导电玻璃基板上，在140℃的条件下退火处理10min，以在导电玻璃基板上形成空穴传输层。
(2)将碘化铅、碘化亚锡、甲脒氢碘酸盐和碘甲胺溶于N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，在氮气下震荡2h，获得FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液，向所述 FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液加入碳酰肼(掺杂碳酰肼的含量为2.5％)，获得钙钛矿前驱体溶液
(3)在空穴传输层上滴加钙钛矿前驱体溶液，以1000转/s的转速旋涂 10s，再滴加反溶剂，再以3500转/s的转速旋涂20s，在100℃的条件下，退火处理10min，在空穴传输层上形成钙钛矿前驱体层
(4)用有机蒸镀仪在所述钙钛矿前驱体溶液层上蒸镀电子传输层，冷却后，再采用有机蒸镀仪在所述电子传输层上蒸镀缓冲层，冷却后，用金属蒸镀仪在所述缓冲层上蒸镀背电极层。
实施例5
(1)用丙酮清洗导电玻璃基板，在紫外臭氧环境下处理20min，在4000 转/s的转速下将PEDOT:PSS(Al 4083)旋涂在导电玻璃基板上，在150℃的条件下退火处理15min，以在导电玻璃基板上形成空穴传输层。
(2)将碘化铅、碘化亚锡、甲脒氢碘酸盐和碘甲胺溶于N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，在氮气下震荡2.5h，获得FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液，向所述 FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液加入碳酰肼(掺杂碳酰肼的含量为3％)，获得钙钛矿前驱体溶液
(3)在空穴传输层上滴加钙钛矿前驱体溶液，以1500转/s的转速旋涂 15s，再滴加反溶剂，再以4000转/s的转速旋涂30s，在110℃的条件下，退火处理115min，在空穴传输层上形成钙钛矿前驱体层
(4)用有机蒸镀仪在所述钙钛矿前驱体溶液层上蒸镀电子传输层，冷却后，再采用有机蒸镀仪在所述电子传输层上蒸镀缓冲层，冷却后，用金属蒸镀仪在所述缓冲层上蒸镀背电极层。
对比例
其他步骤与实施例1的制备步骤一致，在步骤(2)中，制备钙钛矿前驱体溶液时，不添加碳酰肼。
性能测试
取实施例1中步骤(2)制备的钙钛矿前驱体溶液和对比例制备的钙钛矿前驱体溶液置于空气中24h，观察其颜色，请参阅图2，对比发现实施例1中步骤(2)制备的钙钛矿前驱体溶液前后颜色无变化，对比例中制备的钙钛矿前驱体溶液的颜色变深，说明实施例1中在制备钙钛矿前驱液时，添加碳酰肼能够抑制溶液的Sn2+离子被氧化成Sn4+离子，通过添加碳酰肼能够抑制钙钛矿前驱体溶液被氧化，提高锡基钙钛矿电池的稳定性，延长使用寿命。
取实施例1中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层和对比例步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层，获取其SEM截面图，如图3和图4所述，由图3和图4 可以得出，对比例步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层中存在空洞，而实施例1 中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层中未发现孔洞，说明实施例1中制备的钙钛矿前驱体层结构更加稳定。
取实施例1中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层和对比例步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层，暴露放置在空气中5天，获得其SEM表面图，由图5和图6可以得出，未掺杂碳酰肼的钙钛矿前驱体层，在空气中放置5天后，钙钛矿薄膜晶粒有很大的孔洞，掺杂碳酰肼的钙钛矿薄膜晶粒基本没有破坏。因此通过添加碳酰肼能够抑制钙钛矿前驱体层被氧化，提高锡基钙钛矿电池的稳定性，延长使用寿命。
取实施例1制备的锡基钙钛矿电池和对比例制备的锡基钙钛矿电池，进行I-V测试，获得I-V曲线图，由图7可以得出掺杂碳酰肼的钙钛矿太阳能电池开路电压和短路电流均有很大的提高，这归功于碳酰肼抑制Sn2+氧化以及调节成核结晶的结果。钙钛矿太阳能电池光电转化效率测试方式：首先将制备的电池置于太阳能电池测试盒中，并将测试盒同数字源表keithley-2400链接，打开测试软件，将开路电压测试范围固定在-0.1V-1.0V之间，短路电流的测试范围为0mA/cm2～35mA/cm2。然后打开Newport太阳光模拟器，将光照功率调制AM1.5(等同于一个标准太阳光)。最后点开相应配套的测试软件，测试钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。测试环境为超净间，湿度和环境为一定值。
取实施例1至5中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层和对比例中步骤(3) 制备的钙钛矿前驱体层，获得其SEM表面图，由图9至图13可以得出，实施例1至5中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层表面光滑，粒径分布均匀，对比例制备步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层表面粗糙，粒径分布不均匀，由图 9至图13，可以得出，碳酰肼的添加量也会对钙钛矿前驱体层表面的光滑程度造成影响，比如添加量在3％时，并会造成空洞。
取实施例1至5中步骤(3)制备的钙钛矿前驱体层和对比例中步骤(3) 制备的钙钛矿前驱体层，进行XRD测试，获得XRD图，由图8可以得出加入一定量的碳酰肼可以调节其成核结晶过程，结晶度有一定提高。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锡基钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
在导电玻璃基板上设置空穴传输层；
向FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液中加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液，其中，0<x<1，0<y<1；
在所述空穴传输层上设置钙钛矿前驱体层；
在所述钙钛矿前驱体溶液层上由下至上依次设置电子传输层、缓冲层和背电极层，获得锡基钙钛矿电池。
2.如权利要求1所述的锡基钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，向所述FAxMA1- xPbySn1-yI3溶液中加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液的步骤中，所述碳酰肼与所述FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液的体积比为(0.01～0.03)：1。
3.如权利要求1所述的锡基钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，向所述FAxMA1- xPbySn1-yI3溶液中加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液的步骤包括：
将碘化铅、碘化亚锡、甲脒氢碘酸盐和碘甲胺溶于N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，在保护气体下震荡2～2.5h，获得FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液，向所述FAxMA1-xPbySn1-yI3溶液加入碳酰肼，获得钙钛矿前驱体溶液。
4.如权利要求3所述的锡基钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，所述保护气体包括氮气。
5.如权利要求1所述的锡基钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，在所述空穴传输层上设置钙钛矿前驱体层的步骤包括：
在所述空穴传输层上滴加钙钛矿前驱体溶液，以1000～1500转/s的转速旋涂10～15s，滴加反溶剂，再以3500～4000转/s的转速旋涂20～30s，在100～110℃的条件下，退火处理10～15min，以在所述空穴传输层上形成钙钛矿前驱体层。
6.如权利要求5所述的锡基钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，所述反溶剂包括氯苯和/或乙酸乙酯。
7.如权利要求1所述的锡基钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，在导电玻璃基板上设置空穴传输层的步骤包括：
用溶剂清洗导电玻璃基板，在紫外臭氧环境下处理15～20min，在3500～4000转/s的转速下将PEDOT:PSS(Al 4083)旋涂在所述导电玻璃基板上，在140～150℃的条件下退火处理10～15min，以在所述导电玻璃基板上形成空穴传输层。
8.如权利要求5所述的锡基钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括丙酮、异丙醇、乙醇和超纯水中的任意一种。
9.如权利要求1所述的锡基钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，在所述钙钛矿前驱体溶液层上由下至上依次设置电子传输层、缓冲层和背电极层的步骤包括：
用有机蒸镀仪在所述钙钛矿前驱体溶液层上蒸镀电子传输层，冷却后，再采用有机蒸镀仪在所述电子传输层上蒸镀缓冲层，冷却后，用金属蒸镀仪在所述缓冲层上蒸镀背电极层，获得锡基钙钛矿电池。
10.如权利要求1所述的锡基钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，所述电子传输层的材质包括C60；和/或，
所述缓冲层的材质包括2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉；和/或，
所述背电极层的材质包括Ag。
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