CN115207220A - 一种钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法 - Google Patents

一种钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115207220A
CN115207220A CN202110391173.0A CN202110391173A CN115207220A CN 115207220 A CN115207220 A CN 115207220A CN 202110391173 A CN202110391173 A CN 202110391173A CN 115207220 A CN115207220 A CN 115207220A
Authority
CN
China
Prior art keywords
precursor
additive
thin film
perovskite thin
perovskite
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
Application number
CN202110391173.0A
Other languages
English (en)
Inventor
不公告发明人
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.)
Hangzhou Microquanta Semiconductor Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Microquanta Semiconductor Co ltd
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 Hangzhou Microquanta Semiconductor Co ltd filed Critical Hangzhou Microquanta Semiconductor Co ltd
Priority to CN202110391173.0A priority Critical patent/CN115207220A/zh
Publication of CN115207220A publication Critical patent/CN115207220A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • 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
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)

Abstract

本发本发明涉及一种钙钛矿薄膜，含有分子式为ABX3型结构的钙钛矿晶体，钙钛矿晶体由前驱体BX2材料与前体AX材料先后成膜并相互反应形成，在前驱体BX2材料中还包含有主溶剂、含离子液体添加剂A1R、第二添加剂以及含阴离子R‑的溶液。本发明还公开使用该钙钛矿薄膜的太阳能电池，以及该钙钛矿薄膜和太阳能电池的制备方法。本发明通过添加含离子液体添加剂和第二添加剂用于稳定卤化铅的垂直定向生长的介孔结构，控制钙钛矿晶体生长使得卤化铅形成介孔、定向生长的薄膜形态，更为利于有机/无机卤化物蒸汽的扩散及反应结晶。

Description

一种钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法
技术领域
本发明属于钙钛矿太阳能技术领域，特别涉及一种钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法。
背景技术
太阳能电池是一种光电转换器件，利用半导体的光伏效应将太阳能转化为电能。发展至今，太阳能发电已经成为除水力发电和风力发电之外最重要的可再生能源。现用于商业化的半导体有单晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒等等，但大多能耗大、成本高。
近年来，一种钙钛矿太阳能电池受到广泛关注，这种钙钛矿太阳能电池以有机金属卤化物为光吸收层。钙钛矿为ABX3型的立方八面体结构，如图1所示。此种材料制备的薄膜太阳能电池工艺简便、生产成本低、稳定且转化率高，自2009年至今，光电转换效率从3.8%提升至23%以上，已高于商业化的晶硅太阳能电池且具有较大的成本优势。
各种钙钛矿太阳能电池薄膜成型工艺可分为两大类：溶液法和气相法。在溶液法操作简便，但薄膜均一性、重复性差，影响电池的效率。气相法有双源共蒸发法、气相辅助溶液法、化学气相沉积（CVD）、蒸汽运输沉积（VTD）等方法。其中气相辅助溶液法、化学气相沉积（CVD）、蒸汽运输沉积（VTD）等气相法更适用于工业化，通过以上方法可以制备得到均一、大晶粒尺寸、大面积的钙钛矿薄膜。以上方法中至关重要的是有机/无机卤化物蒸汽在卤化铅薄膜中的传输和反应结晶。但一般真空蒸镀或溶液法制备得到的卤化铅较为致密，有机/无机卤化物蒸汽较难进入薄膜内部，尤其是薄膜的底层，这一定程度上制约了钙钛矿晶体的结晶质量和钙钛矿晶体的成膜厚度，使得太阳能电池的转换效率及稳定性难以进一步提高。
另外，一般情况下I-Pb-I离子键在碘化铅的层状结构中较强，而相邻层之间的范德华力较弱。由于FA等阳离子的体积较大，很难将其插入到碘化铅的层状结构中。而FA等阳离子对Pb2+具有较高的亲和力，在晶体边缘容易与PbI2相互作用，形成低势垒的δ相钙钛矿，从而影响电池的效率及稳定性。
针对气相辅助溶液法、化学气相沉积（CVD）、蒸汽运输沉积（VTD）、环境反应沉积等两步法制备钙钛矿薄膜的方法，通过晶体控制使得卤化铅形成介孔、定向生长的薄膜形态，更为利于有机/无机卤化物蒸汽的扩散及反应结晶。
虽然通过离子液体作为溶剂制备得到的卤化铅可以形成介孔结构并垂直定向生长，但I-Pb-I离子键在碘化铅的层状结构中较强，而同时气相辅助溶液法、化学气相沉积（CVD）、蒸汽运输沉积（VTD）等气相法制备钙钛矿薄膜的方法需要较高的反应温度、较低的气压环境和相对较长的反应时间。随着反应的进行，离子液体逐渐挥发，当AX未与卤化铅反应完全，但离子液体已经大部分挥发时，卤化铅薄膜的结构易于坍塌，导致剩余的离子液体难以挥发完全，同时卤化铅结构的改变也使得AX难以进入卤化铅内部导致反应难以进行。
除此之外，如果纯粹用离子液体溶解卤化铅，在实际刮涂、狭缝涂布等大面积制备工艺过程中，因为离子液体容易吸水，造成溶液存放时间短，对生产环境的要求高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法，钙钛矿薄膜为垂直定向生长的介孔薄膜，不仅提高光电转化效率，而且也大大提升了钙钛矿太阳能电池的稳定性。
本发明是这样实现的，提供一种钙钛矿薄膜，在所述钙钛矿薄膜中含有分子式为ABX3型结构的钙钛矿晶体，所述钙钛矿晶体由前驱体BX2材料与前体AX材料先后成膜并相互反应形成，在所述前驱体BX2材料中还包含有主溶剂、含离子液体添加剂A1R、第二添加剂以及含阴离子R-的溶液，其中，
A为胺基、脒基或碱族中的任意一种一价阳离子，
B为铅、锡、钨、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铑、钯、银、镉、铟、锑、锇、铱、铂、金、汞、铊、铋、钋中任意一种二价阳离子，
X为碘、溴、氯、砹、硫氰根、醋酸根中的至少一种一价阴离子，
所述的主溶剂为可溶解前驱体BX2材料的酰胺类溶剂、砜类/亚砜类溶剂、酯类溶剂、烃类、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂、芳香烃溶剂中的任意一种，
A1为含有胺基的一价阳离子，
R为含有羧基的一价有机阴离子，
第二添加剂为有机聚合物添加剂或含硫小分子添加剂，有机聚合物添加剂为支链或杂链聚合物，含硫小分子添加剂为含硫的结构为C1R’的有机盐或无机盐，其中，C1为胺基、脒基、碱族中的任意一种一价阳离子，R’为氟、碘、溴、氯、砹、硫氰根、醋酸根中的任意一种一价阴离子，或者，含硫小分子添加剂为含硫的环状小分子，所述含硫的环状小分子，为3~6元环，或者包括1~3个环状单元，硫可以在环状内，也可以存在于侧链基团。
本发明是这样实现的，提供一种如前所述的钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备前驱体混合溶液：将前驱体BX2材料、含离子添加剂A1R液体、第二添加剂溶解于主溶剂中，充分搅拌；然后再添加含阴离子R-的溶液，充分搅拌待用；
步骤二、通过采用旋涂、刮涂、狭缝式连续涂布、喷涂、印刷中任意一种加工方式制备含前驱体混合溶液的薄膜，在80℃~120℃下退火1min~5min，得到垂直定向生长且稳定的前驱体BX2薄膜；
步骤三、将已制备的前驱体BX2薄膜置于气相沉积成型腔体中，前体AX材料作为蒸发源，控制前体AX材料的加热温度，使得前驱体BX2薄膜置于前体AX材料的气氛中，前体AX材料的气体分子与前驱体BX2材料的分子反应生成钙钛矿晶体。
本发明是这样实现的，提供一种太阳能电池，在所述太阳能电池中包含有如前所述的钙钛矿薄膜，或者包含有采用如前所述的钙钛矿薄膜的制备方法制备的钙钛矿薄膜。
本发明是这样实现的，提供一种如前所述的太阳能电池的制备方法，包含有如前所述的制备钙钛矿薄膜的制备方法。
与现有技术相比，本发明的钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法具有以下特点：
1.通过添加离子液体作为添加剂，晶体卤化铅的晶体生长得到控制使得卤化铅形成介孔、定向生长的薄膜形态，更为利于有机/无机卤化物蒸汽的扩散及反应结晶。
2. 使用第二添加剂用于稳定卤化铅的垂直定向生长的介孔结构。此类第二添加剂不会进入钙钛矿晶格，而是存在与卤化铅晶体。第二添加剂可以为有机聚合物添加剂或含硫小分子添加剂。有机聚合物添加剂不会进入晶格而是存在于晶界处，由于有机聚合物的骨架结构，保证卤化铅晶体结构在较高的反应温度、较低的气压环境下不会发生变化，保证反应的顺利进行。而在前驱液中加入含硫小分子添加剂，因硫与Pb2+之间有强的相互作用，但又不会进入晶格，含硫小分子添加剂穿插在晶界处有助于稳定垂直定向生长卤化铅结构，同样保证了反应过程中离子液体的挥发和前体AX扩散、反应的正常进行。
3. 如果纯粹用离子液体溶解卤化铅，在实际刮涂、狭缝涂布等大面积制备工艺过程中，因为离子液体容易吸水，造成溶液存放时间短，对生产环境的要求高。而本发明将离子液体A1R作为添加剂，并且在前驱体BX2材料的混合溶液中加入过量的阴离子R-，帮助稳定溶液，同时刮涂、狭缝涂布等大面积制备工艺过程中防止卤化铅薄膜与水的结合，有利于大面积生产及器件的稳定性。
附图说明
图1a为本发明制备的钙钛矿薄膜的钙钛矿晶体表面SEM电子显微图像；图1b为本发明制备的钙钛矿薄膜的截面图像；
图2为本发明制备的钙钛矿薄膜的表面SEM电子显微图像；
图3为本发明实施例1制备的太阳能电池的性能测试曲线；
图4为发明实施例1制备的太阳能电池的加热老化试验曲线。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明钙钛矿薄膜的较佳实施例，在所述钙钛矿薄膜中含有分子式为ABX3型结构的钙钛矿晶体，所述钙钛矿晶体由前驱体BX2材料与前体AX材料先后成膜并相互反应形成，其特征在于，在所述前驱体BX2材料中还包含有主溶剂、含离子液体添加剂A1R、第二添加剂以及含阴离子R-的溶液，其中，
A为胺基、脒基或碱族中的任意一种一价阳离子，
B为铅、锡、钨、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铑、钯、银、镉、铟、锑、锇、铱、铂、金、汞、铊、铋、钋中任意一种二价阳离子，
X为碘、溴、氯、砹、硫氰根、醋酸根中的至少一种一价阴离子。
所述的主溶剂为可溶解前驱体BX2材料的酰胺类溶剂、砜类/亚砜类溶剂、酯类溶剂、烃类、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂、芳香烃溶剂中的任意一种。
A1为含有胺基的一价阳离子，优选为甲胺离子。
R为含有羧基的一价有机阴离子。优选为甲酸离子或乙酸离子。
第二添加剂为有机聚合物添加剂或含硫小分子添加剂，有机聚合物添加剂为支链或杂链聚合物，含硫小分子添加剂为含硫的结构为C1R’的有机盐或无机盐，其中，C1为胺基、脒基、碱族中的任意一种一价阳离子，R’为氟、碘、溴、氯、砹、硫氰根、醋酸根中的任意一种一价阴离子，或者，含硫小分子添加剂为含硫的环状小分子，所述含硫的环状小分子，为3~6元环，或者包括1~3个环状单元，硫可以在环状内，也可以存在于侧链基团。
第二添加剂用于稳定前驱体BX2材料（例如卤化铅）的垂直定向生长的介孔结构，克服现有技术的缺陷。
其中，所述有机聚合物添加剂为聚硅氧烷衍生物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氨酯、聚乙烯亚胺、聚丙烯硫胺、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛树脂、氟类聚合物中至少一种。
所述前驱体BX2材料的浓度为0.5mol/L~2mol/L。所述离子添加剂A1R的添加量为前驱体BX2材料摩尔量的40%~200%。所述含阴离子R-的溶液的添加量为离子添加剂A1R液体摩尔量的20%~200%。加入含阴离子R-的溶液提高溶液中阴离子R-的浓度，以提高前驱体溶液的耐水性及稳定性。
所述有机聚合物添加剂的添加量为0~5mg/mL，其分子量范围为200~100000，所述含硫添加剂的添加量为前驱体BX2材料摩尔量的0~5%。其中，所述钙钛矿薄膜采用如下过程制备：
首先，采用溶液法制备含前驱体BX2材料以及离子添加剂A1R、第二添加剂以及含阴离子R-的薄膜。
其次，采用气相法在已制备的含前驱体BX2材料的薄膜上制备含前体AX材料的薄膜，在前驱体BX2材料与前体AX材料的结合面相互反应后形成钙钛矿晶体。
本发明还公开一种如前所述的钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备前驱体混合溶液：将前驱体BX2材料、含离子添加剂A1R液体、第二添加剂溶解于主溶剂中，充分搅拌；然后再添加含阴离子R-的溶液，充分搅拌待用。
步骤二、通过采用旋涂、刮涂、狭缝式连续涂布、喷涂、印刷中任意一种加工方式制备含前驱体混合溶液的薄膜，在80℃~120℃下退火1min~5min，得到垂直定向生长且稳定的前驱体BX2薄膜。
步骤三、将已制备的前驱体BX2薄膜置于气相沉积成型腔体中，前体AX材料作为蒸发源，控制前体AX材料的加热温度，使得前驱体BX2薄膜置于前体AX材料的气氛中，前体AX材料的气体分子与前驱体BX2材料的分子反应生成钙钛矿晶体。
步骤四、利用异丙醇（IPA）冲洗，氮气（N2）吹干后退火处理，即得到钙钛矿薄膜。
本发明还公开一种太阳能电池，在所述太阳能电池中包含有如前所述的钙钛矿薄膜，或者包含有采用如前所述的钙钛矿薄膜的制备方法制备的钙钛矿薄膜。
本发明还公开一种如前所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包含有如前所述的制备钙钛矿薄膜的制备方法。
下面结合具体实施例进一步说明本发明的太阳能电池的制备方法。
实施例1
本发明的第一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
（11）将5cm×5cm的透明导电玻璃依次经洗洁精、去离子水、丙酮、异丙醇超声各清洗30min，再用N2吹干后经UVO-zone处理10min；
（12）在透明导电层上通过溶液法制备10nm~30nm的NiOx空穴传输层；
（13）制备卤化铅前驱体溶液：将0.461g的PbI2、77.08mg的甲酸甲胺、1.25mg的2-甲硫基吡啶溶解于1mL的DMF中，充分搅拌；而后加入0.086g的甲酸，充分搅拌待用。
（14）利用旋涂法制备卤化铅薄膜，80℃~120℃退火1min~5min。
（15）将制备的PbI2薄膜基片放置于薄膜成型腔内，控制气压在10-8Pa~105Pa，加热FAI，使FAI蒸气与PbI2薄膜进行反应，制备得到FAPbI3钙钛矿薄膜，130℃~170℃退火0~30min。
（16）在FAPbI3钙钛矿薄膜上沉积电子传输层C60，厚度5nm~40nm；
（17）通过真空蒸镀沉积电极Ag。
实施例2
本发明的第二种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
（21）将5cm×5cm的透明导电玻璃依次经洗洁精、去离子水、丙酮、异丙醇超声各清洗30min，再用N2吹干后经UVO-zone处理10min；
（22）在透明导电层上通过溶液法制备10nm~30nm的SnO2电子传输层。
（23）制备卤化铅前驱体溶液：将0.461g的PbI2、77.08mg的甲酸甲胺、1mg的PMMA溶解于1mL的DMF中，充分搅拌；而后加入0.086g的甲酸，充分搅拌待用。
（24）利用刮涂法制备卤化铅薄膜，80℃~120℃退火1min5min。
（25）将制备的PbI2薄膜基片放置于薄膜成型腔内，控制气压在10-8Pa~105Pa，加热FAI，使FAI蒸气与PbI2薄膜进行反应，制备得到FAPbI3钙钛矿薄膜，130℃~170℃退火5min~30min。
（26）在FAPbI3钙钛矿薄膜上沉积空穴传输层PTAA，厚度5nm~20nm；
（27）通过真空蒸镀沉积电极Ag。
对实施例1制备的太阳能电池进行测试得到如图1至图4所示的测试结果。
如图1a所示，本发明制备的太阳能电池的钙钛矿薄膜的SEM电子显微图，在图中显示钙钛矿晶体呈有序多孔状。
在图1b中显示从截面看在钙钛矿薄膜纵向分布着微小孔洞，此种卤化铅的表面和内部形貌形成了有机/无机卤化物蒸汽的扩散通道，有助于卤化铅与有机/无机卤化物蒸汽的反应与结晶。
如图2和图3所示，制备的钙钛矿薄膜晶粒均一致密，表面较为平整，效率达18.23%。
如图4所示，本发明制备的钙钛矿薄膜不易于从黑相变为黄相，大大提升了钙钛矿太阳能电池的稳定性，85℃加热老化1000小时衰减率小于5%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钙钛矿薄膜，在所述钙钛矿薄膜中含有分子式为ABX3型结构的钙钛矿晶体，所述钙钛矿晶体由前驱体BX2材料与前体AX材料先后成膜并相互反应形成，其特征在于，在所述前驱体BX2材料中还包含有主溶剂、含离子液体添加剂A1R、第二添加剂以及含阴离子R-的溶液，其中，
A为胺基、脒基或碱族中的任意一种一价阳离子，
B为铅、锡、钨、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铑、钯、银、镉、铟、锑、锇、铱、铂、金、汞、铊、铋、钋中任意一种二价阳离子，
X为碘、溴、氯、砹、硫氰根、醋酸根中的至少一种一价阴离子，
所述的主溶剂为可溶解前驱体BX2材料的酰胺类溶剂、砜类/亚砜类溶剂、酯类溶剂、烃类、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂、芳香烃溶剂中的任意一种，
A1为含有胺基的一价阳离子，
R为含有羧基的一价有机阴离子，
第二添加剂为有机聚合物添加剂或含硫小分子添加剂，有机聚合物添加剂为支链或杂链聚合物，含硫小分子添加剂为含硫的结构为C1R’的有机盐或无机盐，其中，C1为胺基、脒基、碱族中的任意一种一价阳离子，R’为氟、碘、溴、氯、砹、硫氰根、醋酸根中的任意一种一价阴离子，或者，含硫小分子添加剂为含硫的环状小分子，所述含硫的环状小分子，为3~6元环，或者包括1~3个环状单元，硫可以在环状内，也可以存在于侧链基团。
2.如权利要求1所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述前驱体BX2材料的浓度为0.5mol/L~2mol/L，所述离子添加剂A1R的添加量为前驱体BX2材料摩尔量的40%~200%。
3.如权利要求2所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，其中，A1为甲胺离子，R为甲酸离子或乙酸离子。
4.如权利要求2所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述含阴离子R-的溶液的添加量为离子添加剂A1R液体摩尔量的20%~200%。
5.如权利要求2所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述有机聚合物添加剂的添加量为0~5mg/mL，所述含硫添加剂的添加量为前驱体BX2材料摩尔量的0~5%。
6.如权利要求1所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿薄膜采用如下过程制备：
首先，采用溶液法制备含前驱体BX2材料以及离子添加剂A1R、第二添加剂以及含阴离子R-的薄膜；
其次，采用气相法在已制备的含前驱体BX2材料的薄膜上制备含前体AX材料的薄膜，在前驱体BX2材料与前体AX材料的结合面相互反应后形成钙钛矿晶体。
7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备前驱体混合溶液：将前驱体BX2材料、含离子添加剂A1R液体、第二添加剂溶解于主溶剂中，充分搅拌；然后再添加含阴离子R-的溶液，充分搅拌待用；
步骤二、通过采用旋涂、刮涂、狭缝式连续涂布、喷涂、印刷中任意一种加工方式制备含前驱体混合溶液的薄膜，在80℃~120℃下退火1min~5min，得到垂直定向生长且稳定的前驱体BX2薄膜；
步骤三、将已制备的前驱体BX2薄膜置于气相沉积成型腔体中，前体AX材料作为蒸发源，控制前体AX材料的加热温度，使得前驱体BX2薄膜置于前体AX材料的气氛中，前体AX材料的气体分子与前驱体BX2材料的分子反应生成钙钛矿晶体。
8.如权利要求7所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，还包括步骤四：
步骤四、利用异丙醇冲洗，氮气吹干后退火处理，即得到钙钛矿薄膜。
9.一种太阳能电池，其特征在于，在所述太阳能电池中包含有如权利要求1至6所述的钙钛矿薄膜，或者包含有采用如权利要求7或8所述的钙钛矿薄膜的制备方法制备的钙钛矿薄膜。
10.一种如权利要求9所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包含有如权利要求7或8所述的制备钙钛矿薄膜的制备方法。
CN202110391173.0A 2021-04-12 2021-04-12 一种钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法 Pending CN115207220A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110391173.0A CN115207220A (zh) 2021-04-12 2021-04-12 一种钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110391173.0A CN115207220A (zh) 2021-04-12 2021-04-12 一种钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115207220A true CN115207220A (zh) 2022-10-18

Family

ID=83571347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110391173.0A Pending CN115207220A (zh) 2021-04-12 2021-04-12 一种钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115207220A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108598268B (zh) 环境条件下印刷制备平面异质结钙钛矿太阳电池的方法
CN105870341B (zh) 一种提高钙钛矿晶体生长质量的方法及太阳能电池器件
CN113903861B (zh) 空气中快速退火的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN113437226B (zh) 4-吡啶甲胺溴优化锡铅混合钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN112349846A (zh) 一种晶种及其制备钙钛矿太阳能电池的方法
CN113314672A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN112349845A (zh) 一种相稳定剂及其制备钙钛矿太阳能电池的方法
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
Chan et al. High-performance perovskite solar cells based on low-temperature processed electron extraction layer
CN114388698A (zh) 一种预质子化氨基吡啶辅助制备高效钙钛矿太阳能电池的方法
CN112216796B (zh) 一种掺杂的钙钛矿层和钙钛矿电池及其制备方法
CN114883496A (zh) 一种双界面处理的高效钙钛矿太阳电池结构及其制备方法
CN117529197A (zh) 一种钙钛矿钝化层的制备方法及太阳能电池
CN114335356A (zh) 一种钙钛矿薄膜及组件的处理和制备方法
CN111403606A (zh) 一种掺杂番茄红素的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN116056537A (zh) 快干慢生长沉积法制备高效准二维钙钛矿太阳能电池
CN116056469A (zh) 基于离子液体界面修饰的钙钛矿太阳能电池
CN116669434A (zh) 一种脂肪族羧酸钾盐原位改性的氧化锡电子传输层、高性能光伏电池及其制备方法
CN115207220A (zh) 一种钙钛矿薄膜及其太阳能电池的制备方法
CN115605063A (zh) 一种有序多孔碘化铅制备高性能钙钛矿薄膜的方法及应用
CN112909175B (zh) 一种基于非卤铅源的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN118489300A (zh) 钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以及用电装置
CN115172609A (zh) 钙钛矿光敏层及其制备用组合物、制备方法和应用
CN116507139B (zh) 长支链烷基铵修饰的甲脒钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN114784195B (zh) 一种钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法

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