CN115207219B - 钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备。钙钛矿太阳能电池包括背板、透明基板，透明基板与背板之间形成有密封腔；以及钙钛矿太阳能电池器件，钙钛矿太阳能电池器件位于密封腔内；其中，密封腔内含有体积分数为10％‑100％的氨气以及余量的惰性气体。10％‑100％的氨气能够提高钙钛矿材料的化学稳定性能，从而提高钙钛矿太阳能电池器件的热稳定性，进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率和使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备。
背景技术
钙钛矿材料稳定性较差，在光、热、水氧的作用下极易发生分解，造成钙钛矿太阳能电池光电转换效率的下降。因此，在制备钙钛矿电池器件时需要保证钙钛矿电池器件较佳的密封性能。
但是，在封装过程中，仅确保钙钛矿电池器件较佳的密封性能对钙钛矿太阳能电池的使用寿命的提高作用有限。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备，其旨在提高钙钛矿太阳能电池的使用寿命。
本申请第一方面提供一种钙钛矿太阳能电池，包括：
背板；
透明基板，透明基板与背板之间形成有密封腔；
以及钙钛矿太阳能电池器件，钙钛矿太阳能电池器件位于密封腔内；其中，
密封腔内含有体积分数为10％-100％的氨气以及余量的惰性气体，钙钛矿太阳能电池器件中钙钛矿材料的化学式为ABX3，其中，A包括有机胺阳离子，B为金属阳离子，X为卤素阴离子或SCN-。
本申请中，在含有有机胺阳离子的钙钛矿电池结构中含10％-100％的氨气及余量的惰性气体，能够有效抑制钙钛矿材料中有机胺阳离子的迁移及分解，提高钙钛矿太阳能电池器件的热稳定性，从而提高钙钛矿太阳能电池的光转换效率和使用寿命。
在本申请第一方面的一些实施例中，A包括CH3NH3 +和HC(NH2)2 +中的至少一种。
可选地，ABX3中，B为Pb2+、Sn2+和Ge2+中至少一种。
在本申请第一方面的一些实施例中，ABX3中A还包括Cs+、Rb+和K+中至少一种。
在本申请第一方面的一些实施例中，惰性气体包括氮气、氩气、氦气以及氖气中的至少一种。
可选地，密封腔内氨气的体积分数为30％-90％。
可选地，密封腔内氨气的体积分数为50％-70％。
本申请中，在密封腔内控制氨气的体积分数占比在上述范围内，可以兼顾生产成本、太阳能电池的光转换效率和操作安全等多个方面的优点。
在本申请第一方面的一些实施例中，钙钛矿太阳能电池还包括密封元件，密封元件连接透明基板与背板以形成密封腔。
可选地，密封元件为密封胶。
可选地，密封胶位于钙钛矿太阳能电池器件的四周，背板与钙钛矿太阳能电池器件通过密封胶固定；
可选地，密封胶还位于背板面向钙钛矿太阳能电池器件一侧的至少部分表面或者整个表面。
在本申请第一方面的一些实施例中，透明基板的材料为玻璃或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。
可选地，背板的材料为玻璃或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本申请第二方面提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：
提供透明基板和背板；
在预设气氛中，将钙钛矿太阳能电池器件封装在透明基板和背板之间；其中，
预设气氛含有体积分数为10％-100％的氨气以及余量的惰性气体，钙钛矿太阳能电池器件中钙钛矿材料的化学式为ABX3，其中，A包括有机胺阳离子，B为金属阳离子，X为卤素阴离子或SCN-。
在由体积分数为10％-100％的氨气以及余量的惰性气体组成的预设气氛中封装钙钛矿太阳能电池器件，使太阳能电池器件位于上述预设气氛中；该预设气氛能够抑制含有机胺阳离子的钙钛矿材料中有机胺阳离子的迁移和分解，有效提高钙钛矿材料的稳定性能。
在本申请第二方面的一些实施例中，ABX3中，A包括CH3NH3 +和HC(NH2)2 +中的至少一种。
可选地，ABX3中，B为Pb2+、Sn2+和Ge2+中至少一种。
可选地，ABX3中A还包括Cs+、Rb+和K+中至少一种。
在本申请第二方面的一些实施例中，惰性气体包括氮气、氩气、氦气以及氖气中的至少一种。
可选地，预设气氛中氨气的体积分数为30％-90％。
可选地，预设气氛中氨气的体积分数为50％-70％。
在上述预设气氛下进行封装，可以使上述预设气氛被封装在钙钛矿太阳能电池器件内部，在增加电池效率和使用寿命的同时，降低制作过程中的成本。
在本申请第二方面的一些实施例中，将钙钛矿太阳能电池器件封装在透明基板和背板之间的过程中，采用密封元件进行封装；
可选地，密封元件为密封胶。
可选地，将密封胶覆盖钙钛矿太阳能电池器件的四周，背板与钙钛矿太阳能电池器件通过密封胶固定。
可选地，密封胶还覆盖背板面向钙钛矿太阳能电池器件一侧的至少部分表面或者整个表面。
本申请第三方面提供一种用电设备，用电设备包括第一方面提供的钙钛矿太阳能电池；钙钛矿太阳能电池作为用电设备的电源或能量存储单元。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例提供的一种钙钛矿太阳能电池的截面示意图。
图2示出了本申请实施例提供的又一种钙钛矿太阳能电池的截面示意图。
图3示出了本申请实施例提供的钙钛矿太阳能电池器件的内部结构示意图。
图标：100-钙钛矿太阳能电池；101-密封腔；110-背板；120-透明基板；121-正极引出端；122-负极引出端；130-钙钛矿太阳能电池器件；131-透明导电电极；132-空穴传输层；133-钙钛矿层；134-电子传输层；135-金属导电层；140-密封元件。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请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。
图1示出了本申请实施例提供的一种钙钛矿太阳能电池100的截面示意图，请参阅图1，本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池100，钙钛矿太阳能电池100主要包括背板110、透明基板120以及钙钛矿太阳能电池器件130。
背板110与透明基板120之间形成有密封腔101，钙钛矿太阳能电池器件130位于密封腔101内。
在本申请的一些实施例中，钙钛矿太阳能电池100还包括密封元件140，密封元件140位于背板110和透明基板120之间，背板110、透明基板120和密封元件共同围设成密封腔101。
作为示例性地，透明基板120的一面设置有正极引出端121和负极引出端122；钙钛矿太阳能电池器件130的正面与透明基板120连接；钙钛矿太阳能电池器件130的正电极与正极引出端121电连接，钙钛矿太阳能电池器件130的负电极与负极引出端122连接；钙钛矿太阳能电池器件130的反面和背板110连接，密封元件140位于钙钛矿太阳能电池器件130的反面和背板110之间，密封元件140使钙钛矿太阳能电池器件130被密封。
作为示例性地，在本实施例中，透明基板120的材料为玻璃，在其他实施例中，透明基板120的材料可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯等其他透明材料。
作为示例性地，在本实施例中，背板110的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，在其他实施例中，背板110的材料也可以为玻璃等。
在本实施例中，密封元件140为密封胶；作为示例性地，密封胶可以通过如下实施方式密封钙钛矿太阳能电池器件130：
请参阅图1，在钙钛矿太阳能电池器件130背离透明基板120的整个表面和钙钛矿太阳能电池器件130的四周均涂设密封胶，背板110与密封胶贴合以密封钙钛矿太阳能电池器件130；或者，在背板110面向钙钛矿太阳能电池器件130的表面涂设密封胶，背板110与密封胶贴合以密封钙钛矿太阳能电池器件130；在密封胶与钙钛矿太阳能电池器件130之间具有密封腔101。
需要说明的是，密封腔101的数量可以为一个，也可以为多个，多个密封腔101可以相互连通或者相互不连通。
密封胶覆盖整个钙钛矿太阳能电池器件130背离透明基板120的表面有利于提高钙钛矿太阳能电池100的力学性能，增加钙钛矿太阳能电池100封装结构的牢固性和稳定性。
图2示出了本申请实施例提供的又一种钙钛矿太阳能电池100的截面示意图，请参阅图2，在图2中，密封胶位于钙钛矿太阳能电池器件130的四周、以及钙钛矿太阳能电池器件130背离透明基板120的部分表面。密封胶可以通过下列方式密封钙钛矿太阳能电池器件130：
在钙钛矿太阳能电池器件130的四周涂设密封胶，背板110与密封胶贴合以密封钙钛矿太阳能电池器件130。或者，在背板110面向密封钙钛矿太阳能电池器件130的四周涂设密封胶，背板110与密封胶贴合以密封钙钛矿太阳能电池器件130。
钙钛矿太阳能电池器件130与背板110之间具有密封腔101；或者，在一些实施例中，由于钙钛矿太阳能电池器件130表面不平整等原因，钙钛矿太阳能电池器件130与密封胶之间可能也会存在至少一个密封腔101。
本申请实施例就密封胶密封钙钛矿太阳能电池器件130做出上述两个示例，需要说明的是，在本申请的其他实施例中，密封胶可以通过其他方式密封钙钛矿太阳能电池器件130；例如，背板110面向密封钙钛矿太阳能电池器件130的四周和背板110的整个表面均涂设密封胶，背板110与密封胶贴合以密封钙钛矿太阳能电池器件130。
相应地，形成的密封腔101可能位于密封胶与钙钛矿太阳能电池器件130之间；可能位于钙钛矿太阳能电池器件130与背板110之间；或者上述两个位置均有密封腔101，本申请不对密封腔101的形状、数量、多个密封腔101相互连通与否的情况进行限定。
此外，在图1和图2中，密封腔101占比整个钙钛矿太阳能电池100的体积较大，仅仅是为了能够较好地在图中识别密封腔101；并非指代密封腔101占比整个钙钛矿太阳能电池100的体积如图1或图2所示；需要说明的是，本申请实施例不对密封腔101占比整个钙钛矿太阳能电池100的体积进行限定。在实际生产过程中，密封腔101可以为封装过程中刻意为之所形成的腔体，也可以是因为在封装过程中不可避免所形成的腔体；或者可以包括上述两种情况。
作为示例性地，密封胶选自环氧类封装胶、有机硅类封装胶、聚氨酯封装胶、紫外线光固化封装胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯辛烯共聚物、聚异丁烯以及聚烯烃类封装胶中的至少一种。
例如，密封胶为环氧类封装胶；例如A胶与B胶的质量比为2：(0.5-1.5)的环氧AB胶，A胶与B胶的质量比例如可以为2：0.5、2:0.8、2:1、2:1.2或者2：1.5等等。
在本申请的其他实施例中，密封元件140可以不限于密封胶；例如采用其他密封部件密封钙钛矿太阳能电池器件130；或者不采用密封元件140密封钙钛矿太阳能电池器件130，直接通过透明基板120和背板110密封钙钛矿太阳能电池器件130。
在本申请中，密封腔101内含有体积分数为10％-100％的氨气以及余量的惰性气体；换言之，密封腔101内的气体包括体积分数为10％-100％的氨气和余量的惰性气体。
作为示例性地，密封腔101内氨气的体积分数可以为50％-90％、30％-70％、60％-80％等等。
例如，密封腔101内氨气的体积分数可以为10％、16％、21％、30％、34％、50％、60％、67％、75％、80％、98％或者100％等等。
作为示例性地，惰性气体可以为氮气、氩气、氦气以及氖气中的至少一种，例如，在本实施例中，惰性气体为氮气。
应当理解的是，10％-100％的氨气和余量的惰性气体，并非仅仅指代绝对意义上的上述两类成分，密封腔101内还可以包括在实际生产过程中不可避免的微量杂质气体(通常，微量杂质气体的体积分数占比低于1％)。
图3示出了本申请实施例提供的钙钛矿太阳能电池器件130的内部结构示意图，请参阅图3，钙钛矿太阳能电池器件130包括依次叠层设置的透明导电电极131、空穴传输层132、钙钛矿层133、电子传输层134以及金属导电层135。
可以理解的是，在本申请的其他实施例中，图3中所示的空穴传输层132所在的位置可以为电子传输层134，电子传输层134所在的位置为空穴传输层132。
作为示例性地，透明导电电极131的材料选自氧化铟锡以及氟掺杂二氧化锡中的至少一种。
空穴传输层132的材料选自聚3，4-乙烯二氧噻吩、聚苯乙烯磺酸盐、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、CuSCN、NiOx、CuI、MoOx、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、WO3、聚乙氧基乙烯亚胺、聚乙烯亚胺、ZnO、TiO2、[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯以及SnO2中的至少一种。
电子传输层134的材料选自聚3，4-乙烯二氧噻吩、聚苯乙烯磺酸盐、聚三芳胺、CuSCN、NiOx、CuI、MoOx、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、WO3、聚乙氧基乙烯亚胺、聚乙烯亚胺、ZnO、TiO2、[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯以及SnO2中的至少一种。
金属导电层135的材料选自Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Bi、Pt、Mg及其合金中的至少一种。
钙钛矿层133中钙钛矿材料的化学式为ABX3；其中，A包括有机胺阳离子，B为金属阳离子，X为卤素阴离子或SCN-。
例如：ABX3中A可以包括CH3NH3 +和HC(NH2)2 +中的至少一种；换言之，A可以为CH3NH3 +、HC(NH2)2 +或者两者以任意比例混合的混合物。可以理解的是，A还可以包括金属离子，例如Cs+、Rb+和K+中至少一种。
例如：ABX3中B可以为Pb2+、Sn2+和Ge2+中至少一种。
例如，ABX3可以为CH3NH3PbI3；CH3NH3SnI3；CH3NH3PbI2Cl；CH3NH3PbI2Br；CH3NH3Pb(I1-xBrx)3(其中0<x<1)；
CH3NH3 +缩写为MA+；HC(NH2)2 +缩写为FA+；ABX3还可以为：
MAxFA1-xPbI3(其中0<x<1)；
(MA PbBr3)x(FA PbI3)1-x(其中0<x<1)；
Cs0.05(FA0.15MA0.85)0.95Pb(I1-xBrx)3(其中0<x<1)；
Rb0.02FA0.8MA0.18Pb(I1-xBrx)3(其中0<x<1)；
K0.03FA0.8MA0.17Pb(I1-xBrx)3(其中0<x<1)等等。
本申请中，发明人研究后发现在密封腔101内含有体积分数为10％-100％的氨气以及余量的惰性气体，能够有效抑制钙钛矿材料中有机胺阳离子的迁移和分解，提高钙钛矿材料的结构稳定性，提高钙钛矿太阳能电池100的热稳定性，从而有利于提高钙钛矿太阳能电池100的光转换效率和延长其使用寿命。
密封腔101内氨气的体积分数占比与改善钙钛矿材料结构稳定性的效果密切相关，在满足一定抑制分解的情况下，基于成本和安全性考虑，密封腔101内的氨气体积分数占比可以在适当范围内，例如50％-70％等等。
作为示例性地，本申请还示出了上述钙钛矿太阳能电池的一种制备方法。
制备方法主要包括以下步骤：
S1：在透明基板上制备钙钛矿太阳能电池器件。作为示例性地，主要包括：
在透明基板上依次制备透明导电电极、空穴传输层和电子传输层中的一种、钙钛矿层、空穴传输层和电子传输层中的另一种、金属导电层。
承上所述，制备透明导电电极的过程中，透明导电电极的材料选自氧化铟锡以及氟掺杂二氧化锡中的至少一种。
制备空穴传输层或者电子传输层的过程中，空穴传输层的材料和电子传输层的材料各自独立地选自聚3，4-乙烯二氧噻吩、聚苯乙烯磺酸盐、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、CuSCN、NiOx、CuI、MoOx、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、WO3、聚乙氧基乙烯亚胺、聚乙烯亚胺、ZnO、TiO2、[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯以及SnO2中的至少一种。
制备钙钛矿层的过程中，钙钛矿层的材料可以选用式为ABX3；其中，A包括有机胺阳离子，B为金属阳离子，X为卤素阴离子或SCN-。例如，ABX3可以为CH3NH3PnI3；CH3NH3SnI3；CH3NH3PbI2Cl；CH3NH3PbI2Br；CH3NH3 +缩写为MA+；HC(NH2)2 +缩写为FA+；ABX3还可以为：
MAxFA1-xPbI3(其中0<x<1)；
(MA PbBr3)x(FA PbI3)1-x(其中0<x<1)；
Cs0.05(FA0.15MA0.85)0.95Pb(I1-xBrx)3(其中0<x<1)；
Rb0.02FA0.8MA0.18Pb(I1-xBrx)3(其中0<x<1)；
K0.03FA0.8MA0.17Pb(I1-xBrx)3(其中0<x<1)等等。
制备金属导电层的过程中，材料选自Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Bi、Pt、Mg及其合金中的至少一种。
作为示例性地，步骤S1的工艺参数可以如下：
用Zn粉和1mol/L-2mol/L的盐酸刻蚀掉部分透明基板，清洗后进行干燥。在N2氛围下以4000rpm-6500rpm旋涂TiO2前躯体溶液，在120℃-150℃下保温20min-25min，然后升温至400℃-450℃，保温40min-45min，然后退火至120℃-150℃。
在N2氛围下以3000rpm-4500rpm旋涂钙钛矿层(例如可以为CH3NH3PnI3)，固化8h-10h后在低湿度干燥塔中氧化12h-13h。
然后蒸镀一层电极完成钙钛矿太阳能电池器件的制备。
S2：在预设气氛中，用背板对钙钛矿太阳能电池器件进行封装；预设气氛含有体积分数为10％-100％的氨气以及余量的惰性气体。
作为示例性地，进行封装包括：采用密封材料和背板对所述钙钛矿太阳能电池器件进行封装。
请再次参阅图1，封装钙钛矿太阳能电池器件的方法可以为：在钙钛矿太阳能电池器件的四周和整个反面涂密封材料，将背板与钙钛矿太阳能电池器件反面贴合以实现密封。相应地，也可以为在背板上涂密封材料然后再与钙钛矿太阳能电池器件反面贴合使密封材料覆盖整个钙钛矿太阳能电池器件反面。
或者，请再次参阅图2，封装钙钛矿太阳能电池器件的方法可以为：在钙钛矿太阳能电池器件的四周涂密封材料，将背板与钙钛矿太阳能电池器件反面贴合以实现密封。或者，可以将密封材料涂设于背板，然后将其与钙钛矿太阳能电池器件反面贴合。
作为示例性地，密封材料可以为密封胶，密封胶可以为环氧封装胶，例如环氧AB胶等，可以理解的是，密封胶也可以选用有机硅类封装胶、聚氨酯封装胶、紫外线光固化封装胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯辛烯共聚物、聚异丁烯以及聚烯烃类封装胶中的至少一种。
可以理解的是，在本申请的其他实施例中，密封材料也可以为其他可以封闭钙钛矿太阳能电池器件的材料。或者，在一些实施例中，在满足背板可以密封钙钛矿太阳能电池器件的前提下，可以不采用密封材料对其进行密封。
作为示例性地，预设气氛包括体积分数为10％-100％的氨气和余量的惰性气体以及不可避免的微量杂质气体。
例如，预设气氛中氨气的体积分数可以为10％、16％、21％、30％、34％、50％、60％、67％、75％、80％、98％或者100％等等。惰性气体可以为氮气、氩气、氦气以及氖气中的至少一种，例如，在本实施例中，惰性气体为氮气。
作为示例性地，步骤S2的工艺可以如下：
在预设气氛中，在钙钛矿太阳能电池器件四周及表面涂一层封装胶，背板加压贴合于封装胶上，固化封装胶。
本申请实施例提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法至少具有以下优点：
在由体积分数为10％-100％的氨气和余量的惰性气体组成的预设气氛中进行封装，使得封装后的密封腔中含有体积分数为10％-100％的氨气，上述设置能够有效抑制钙钛矿材料中有机胺阳离子的迁移和分解，提高钙钛矿电池器件的热稳定性，从而提高钙钛矿太阳能电池的光转换效率及使用寿命。
本申请的实施例还提供一种用电设备，用电设备包括上述钙钛矿太阳能电池100，钙钛矿太阳能电池100作为上述用电设备的电源为其供电；或者，钙钛矿太阳能电池100可以作为上述用电设备的能量储存单元。作为示例性地，用电设备可以为照明元件、显示元件或者汽车等。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，主要通过以下步骤制得：
1)取一组规格为1.5cm×1.5cm的FTO导电玻璃，通过M3防水胶带保护导电玻璃片导电层面积的2/3部分，用Zn粉和1mol/L的盐酸刻蚀掉1/3的FTO；用丙酮、异丙醇依次清洗腐蚀后的FTO导电玻璃片数次，最后浸入去离子水中超声10min；
2)取经步骤1)处理得到的FTO导电玻璃片，在鼓风干燥箱中干燥，在手套箱中以4000rpm旋涂TiO2前躯体溶液，之后立刻从手套箱取出在120℃下保温20min，后升温到450℃保温40min再退火至120℃时，放回培养皿，放回手套箱；其中，手套箱内含有100％的N2；
3)取步骤2)得到的旋涂TiO2的导电玻璃片，继续以4000rpm旋涂CH3NH3PbI3的前驱体溶液，之后随即在手套箱热台110℃下加热30min，退火至室温，得到含组分为CH3NH3PbI3的钙钛矿层；
4)取步骤3)所得的涂敷有钙钛矿层的导电玻璃片，在手套箱中以4000rpm继续旋涂2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)层，之后在手套箱中放置8h左右固化，拿出手套箱，放进湿度10％的干燥塔中氧化12h；
5)取步骤4)所得的经过氧化处理的导电玻璃片，放入蒸镀机，蒸镀厚度为100nm的Ag电极；得到钙钛矿太阳能电池器件；
6)在含有10vol％氨气、90vol％氮气的手套箱氛围中，在钙钛矿太阳能电池器件四周及背面涂一层封装胶，在封装胶上覆盖玻璃背板层加压贴合，静止2h，固化封装胶；
其中，封装胶采用无色透明的环氧树脂AB胶，按质量比A：B＝2:1的比例配置，A为环氧树脂主剂，B为固化剂；
得到钙钛矿太阳能电池。
实施例2-28及对比例1-6
实施例2-28、对比例1-6分别提供一种钙钛矿太阳能电池，其制备方法参照实施例1，与实施例1的区别在于步骤3)中钙钛矿层中的活性物质或者步骤6)中手套箱内的气氛，详见表1。
对各个实施例、各个对比例提供的钙钛矿太阳能电池的高温高湿环境下存储后的光转换效率进行测试，具体测试方法如下：
将各个钙钛矿太阳能电池在85℃，85％相对湿度的条件下存储不同的天数后，在标准模拟太阳光(AM 1.5G,100mW/cm2)照射下使用I-V测试系统测试电池的光转换效率。测试电压范围-0.2V-1.2V，扫描速率50mV/s。电池第n天的归一化效率＝第n天测试的效率/第0天测试的效率×100％。测试结果如表1所示。
表1
从表1可以看出：与密封腔内含100％的氮气相比，当钙钛矿太阳能电池的密封腔内含体积分数为10％以上的氨气时，在高温高湿环境存储后，电池的光转换效率衰减速率减缓，电池的热稳定性得到有效提升。钙钛矿太阳能电池的密封腔内即使含有少量干燥空气(例如2vol％)，也会导致电池的热稳定性显著下降。通过上述实验可以发现：对于密封腔内含10vol％以及以上的氨气且余量气体为惰性气体的实施例而言，钙钛矿太阳能电池的热稳定性均有提升，其作用机理虽不明确，但发明人猜测这可能是因为在85℃、85％相对湿度的环境下，钙钛矿活性材料由于有机阳离子的迁移而发生热分解，当高温高湿环境中存在一定量的氨气时，钙钛矿材料的热分解反应被有效的抑制，因此热稳定性得到提升。
综上，在本申请中，居于成本、安全性以及稳定性能等多个因素的考虑，选定密封腔内含有的10vol％以上的氨气及余量气体为惰性气体可以有效提升钙钛矿电池的光转换效率及使用寿命，并且进一步地，当钙钛矿电池的密封腔中含有50vol％-70vol％的氨气为较优的方案。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：
背板；
透明基板，所述透明基板与所述背板之间形成有密封腔；以及
钙钛矿太阳能电池器件，所述钙钛矿太阳能电池器件位于所述密封腔内，其中，
所述密封腔内含有体积分数为10％-100％的氨气以及余量的惰性气体，
所述钙钛矿太阳能电池器件中钙钛矿材料的化学式为ABX3，其中，A包括有机胺阳离子，B为金属阳离子，X为卤素阴离子或SCN-。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，ABX3中，A包括CH3NH3 +和HC(NH2)2 +中的至少一种，B包括Pb2+、Sn2+和Ge2+中至少一种。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，ABX3中，ABX3中A还包括Cs+、Rb+和K+中至少一种。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，
所述密封腔内氨气的体积分数为30％-90％。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，
所述密封腔内氨气的体积分数为50％-70％。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池还包括密封元件，所述密封元件连接所述透明基板与所述背板以形成所述密封腔。
7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述密封元件为密封胶。
8.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述密封胶位于所述钙钛矿太阳能电池器件的四周，所述背板与所述钙钛矿太阳能电池器件通过所述密封胶固定。
9.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述密封胶还位于所述背板面向所述钙钛矿太阳能电池器件一侧的至少部分表面或者整个表面。
10.根据权利要求1-9任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，
所述惰性气体选自氮气、氩气、氦气以及氖气中的至少一种。
11.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供透明基板和背板；
在预设气氛中，将钙钛矿太阳能电池器件封装在所述透明基板和所述背板之间；其中，
所述预设气氛含有体积分数为10％-100％的氨气以及余量的惰性气体，所述钙钛矿太阳能电池器件中钙钛矿材料的化学式为ABX3，其中，A包括有机胺阳离子，B为金属阳离子，X为卤素阴离子或SCN-。
12.根据权利要求11所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，
ABX3中，A包括CH3NH3 +和HC(NH2)2 +中的至少一种，B包括Pb2+、Sn2+和Ge2+中至少一种。
13.根据权利要求12所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，
ABX3中A还包括Cs+、Rb+和K+中至少一种。
14.根据权利要求11所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述预设气氛中氨气的体积分数为30％-90％。
15.根据权利要求11所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述预设气氛中氨气的体积分数为50％-70％。
16.根据权利要求11-15任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述将钙钛矿太阳能电池器件封装在所述透明基板和所述背板之间的过程中，采用密封元件进行封装。
17.根据权利要求16所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述密封元件为密封胶。
18.根据权利要求17所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，
将所述密封胶覆盖所述钙钛矿太阳能电池器件的四周，所述背板与所述钙钛矿太阳能电池器件通过所述密封胶固定。
19.根据权利要求18所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述密封胶还覆盖所述背板面向所述钙钛矿太阳能电池器件一侧的至少部分表面或者整个表面。
20.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括权利要求1-10任一项所述的钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池作为所述用电设备的电源或能量存储单元。
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