CN117580424A - 一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池及其制备方法，本方法利用在前驱体溶液中PbI2和B3MePySCN形成了新的加合物，延缓了刮涂过程中钙钛矿的结晶过程并降低了碘空位的生成，增强了前驱体到钙钛矿的转化。优化后的动力学有助于形成大晶粒致密堆积的钙钛矿薄膜，减少了空隙，钝化了缺陷，改善了载流子传输和寿命，减少了界面复合。基于离子液体添加剂策略，实现了23.7％光电转化效率的印刷甲脒基钙钛矿太阳电池，为处于空气印刷钙钛矿太阳能电池最高效率，该方法为调控印刷钙钛矿薄膜缺陷提供了一种结晶控制方案。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏技术领域，涉及一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其具有光吸收强、带隙可调、高载流子迁移率、低成本溶液加工性以及与工业印刷制造良好的兼容性等优点，已成为最有前途的光伏技术之一。最近，单结PSCs的认证功率转换效率(PCE)已达到25.8％，这对商业化极具吸引力。然而，大多数报道的高效PSCs都是通过实验室规模的旋涂方法制造的，该方法存在太阳能电池尺寸有限和原材料浪费严重等问题。使用可扩展的大规模制造技术开发高性能PSCs，对于PSCs的商业化应用非常重要。
刮涂法是一种可扩展且简单的制造工艺。将钙钛矿前驱体溶液滴加在刮刀与基底的缝隙中，然后刮刀行进并蒸发溶剂，即可获得钙钛矿膜。通过利用成熟的旋涂工艺的添加剂策略，以及精确控制的制造参数(如，基底温度、溶液浓度、刮刀速度)，刮涂法制备钙钛矿太阳能电池具有巨大的大规模应用潜力。
刮涂印刷制备的电池器件光伏性能较差主要是由于高质量钙钛矿层从实验室规模的旋涂到可扩展的印刷工艺转移面临很大的困难。在实验室大规模的旋涂过程中，滴加反溶剂对于实现钙钛矿薄膜的快速成核和完全覆盖是非常必要的。然而，在室温条件下进行可扩展的印刷制造过程中，滴加大量反溶剂并不方便。钙钛矿可扩展的印刷制造中的结晶动力学与实验室规模旋涂制造完全不同，以前的旋涂结晶控制策略不能直接用于刮涂印刷工艺制造。很少有关于FAPbI3钙钛矿在从纺丝转移到印刷后如何结晶的研究。在印刷制造过程中，也缺乏控制FAPbI3结晶动力学以生产高质量钙钛矿薄膜的策略。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中缺少通过印刷制造钙钛矿的研究，以及印刷制造钙钛矿时难以控制钙钛矿薄膜质量的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池制备方法，包括以下步骤：
步骤1，清洗FTO玻璃基底；
步骤2，制备TiO2电子传输层；
步骤3，制备钙钛矿前驱体溶液，钙钛矿前驱体溶液的溶质为摩尔比为0.085:0.1:0.05:1的甲脒碘化胺、甲基碘化铵、碘化铯和碘化铅，溶剂为DMSO、GBL和DMF的混合溶液；所述钙钛矿前驱体溶液中加入有N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐，N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐在钙钛矿前驱体溶液中浓度为0.35-1.05mol％；
步骤4，在空气环境中，将钙钛矿前驱体溶液刮涂在TiO2电子传输层上，刮涂速度为1000mm/min，刮涂温度107-187℃，刮涂后通过吹风机对钙钛矿前驱体溶液吹气，退火后获得钙钛矿吸收层；
步骤5，在空气环境下，在钙钛矿吸收层上通过刮涂法制备Spiro-OMeTAD溶液，获得空穴传输层；
步骤6，在空穴传输层上制备金属电极。
本发明的进一步改进在于：
优选的，步骤3中，DMSO、GBL和DMF的体积比为7:7:6。
优选的，步骤3中，钙钛矿前驱体溶液的浓度为1.0M。
优选的，步骤4中，空气环境中的湿度为30-60RH％。
优选的，步骤4中，吹风机吹气时间为5s。
优选的，步骤4中，退火时间为100℃，退火时间为10min。
优选的，步骤5中，空穴传输层制备过程中，刮涂速度为1000mm/min。
优选的，步骤2中，将FTO玻璃基底置于TiCl4浓缩液中，在70℃的恒温烘箱中保温1h后，在FTO玻璃基底上制得TiO2电子传输层。
一种通过上述任意一项所述制备方法制得的高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池，包括从下到上依次堆叠的FTO玻璃基底、TiO2电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极；
所述钙钛矿吸收层为FA0.85MA0.1Cs0.05PbI3，其中有B3MePySCN。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池制备方法，该制备方法通过印刷法制备钙钛矿吸收层，利用在前驱体溶液中PbI2和B3MePySCN的相互作用，形成了新的加合物，SCN-阴离子钝化了钙钛矿晶格中的碘空位，与配位不足的Pb2+发生了强配位作用，使更多的电子从配体移向Pb2+，使Pb处于富电子环境下，延缓钙钛矿的结晶，降低了碘空位的生成，增强了前驱体到钙钛矿的转化。优化后的动力学有助于形成大晶粒致密堆积的钙钛矿薄膜，减少了空隙，钝化了缺陷，改善了载流子传输和寿命，减少了界面复合。制备过程中，严格控制该方法为钙钛矿前驱体溶液中溶质的摩尔比，使得即便直接在空气环境下进行刮涂，也能够维持形成的钙钛矿吸收层的稳定性，避免出现非光学活性的δ相削弱黑色α-FApbI3的稳定性，该方法基于离子液体添加剂策略，同时因为形成的钙钛矿吸收层的稳定性，实现了23.7％光电转化效率的印刷甲脒基钙钛矿太阳电池，处于空气印刷钙钛矿太阳能电池最高效率之列。该工作为调控印刷钙钛矿薄膜缺陷提供了一种结晶控制方案。
进一步的，限定溶剂的比例，溶剂中GBL的加入可以促进湿薄膜溶剂的挥发，有利于结晶。
进一步的，限定了制备钙钛矿吸收层时的湿度，验证发现，在该湿度下制备的钙钛矿吸收层能够高质量的结晶，同时在该湿度范围内的电池稳定性更高。
进一步的，通过吹风机对钙钛矿薄膜进行吹气，能够加速薄膜表面的溶剂挥发，从而提供高结晶质量。
附图说明
图1是实施例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池的溶液吸收图。
图2是实施例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池的Pb 4f的XPS谱图。
图3是实施例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池的结晶窗口图。
其中，(a)图为对比例；(b)图为实施例1。
图4是实施例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池的PL谱图。
图5是实施例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池的EIS图谱。
图6是实施例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池的J-V曲线。
图7是实施例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池的J-V参数统计图；
其中，(a)图为PCE对比图；(b)图为VOC对比图；(c)图为JSC对比图；(d)图为FF对比图。
图8是实施例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池的环境稳定性。
图9是实施例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池的热稳定性。
具体实施方式
本发明公开了一种提高印刷甲脒基钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的方法，包括如下步骤，
步骤1，清洗FTO玻璃基底：将掺杂氟的透明导电玻璃(FTO)(3*3cm2)，用无尘纸擦除表面杂质，然后依次使用丙酮、异丙醇、乙醇和超纯水超声清洗各30分钟，吹干，紫外臭氧处理10～15分钟，以去除表面有机杂质，增加FTO表面亲水性；
步骤2，TiO2电子传输层的制备：
首先配置2M的TiCl4水溶液，将15ml的TiCl4浓缩液缓慢滴加在135ml的去离子水中，在此阶段清洗后的FTO导电玻璃放入UV机中照射15min后，在TiCl4浓缩液放入清洗后的FTO导电玻璃，置于70℃恒温烘箱中保温1h，取出后用去离子水、清洗两遍，置于无水乙醇中保存待用；
步骤3，配制N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐-钙钛矿(B3MePySCN-钙钛矿)前驱体溶液；
在氮气手套箱内的惰性气氛中进行，溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和γ-丁内酯(GBL)；溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1的摩尔比溶解在1mL DMSO：GBL：DMF＝7：7：6的溶剂中，溶液浓度为1.0M，分别将0.35mol％-1.05mol％，不同摩尔比的N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)加到制备的钙钛矿前驱体中，搅拌均匀后过滤备用。
步骤4，B3MePySCN-钙钛矿吸收层的制备；
在空气环境条件(30-60RH％)下进行刮涂，将B3MePySCN-钙钛矿前躯体溶液(6μL)滴在TiO2基底与刮刀间的狭缝中，刮刀以1000mm/min的涂覆速度进行移动，刮刀涂层期间的温度为107-187℃。在刮涂完成后，通过吹风机吹气5s。然后将得到的薄膜在100℃下热退火10分钟，得到钙钛矿薄膜。
步骤5，制备空穴传输层；
称取0.9mg Spiro-OMeTAD溶解在1mL氯苯溶液中，同时加入22μL预先配置的Li-TFSI溶液(520mg/mL)以及36μL tBP溶液，常温避光搅拌5～6小时待用，指得Spiro-OMeTAD溶液。
在空气环境中，常温条件下，将Spiro-OMeTAD溶液(6μL)滴在钙钛矿薄膜与刮刀间的狭缝中，刮刀以1000mm/min的涂覆速度进行移动，将Spiro-OMeTAD沉积在钙钛矿的顶部。
步骤6，在上述制备好的薄膜上蒸镀金电极，得到完整的钙钛矿电池器件。
步骤7，使用太阳光模拟器对电池效率进行测试。
通过上述方法制备出的钙钛矿电池包括从下到上依次堆叠的FTO玻璃基底、TiO2电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极；其中的钙钛矿吸收层为FA0.85MA0.1Cs0.05PbI3，钙钛矿吸收层中分散有B3MePySCN，B3MePySCN中的离子或基团的形式分散在钙钛矿吸收层中，和钙钛矿吸收层中的各个物质相互作用。
下面结合具体的实施例进一步的分析说明。
对照例1
平面型TiO2电子传输层的制备：首先配置2M的TiCl4水溶液，将15ml的TiCl4浓缩液缓慢滴加在135ml的去离子水中，在此阶段清洗后的FTO导电玻璃放入UV机中照射15min后TiCl4浓缩液放入清洗后的FTO导电玻璃，置于70℃恒温烘箱中保温1h，取出后用去离子水、清洗两遍，置于无水乙醇中保存待用。
钙钛矿前驱体溶液的制备：在氮气手套箱内的惰性气氛中进行，溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，γ-丁内酯(GBL),溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1的摩尔比溶解在1mL DMSO：GBL：DMF＝7：7：6的溶剂中，溶液浓度为1.0M；
钙钛矿吸收层的制备：在空气环境条件(30-60RH％)下进行刮涂，将钙钛矿前躯体溶液(6μL)滴在TiO2基底与刮刀间的狭缝中，刮刀以1000mm/min的涂覆速度进行移动，刮刀涂层期间的温度为177℃。在刮涂完成后，通过吹风机吹气，得到钙钛矿薄膜。然后将得到的薄膜在100℃下热退火10分钟。
空穴传输层溶液的制备：将90mg spiro-OMeTAD、22μL Li-TFSI盐(520mg Li-TFSI溶于1mL乙腈中)和36μL 4-叔丁基吡啶(TBP)加入到1mL氯苯(CB)中，搅拌12小时后过滤，得到空穴传输层(Spiro-OMeTAD)溶液。
空穴传输层的制备：在空气环境中，常温条件下，将Spiro-OMeTAD溶液(6μL)滴在钙钛矿薄膜与刮刀间的狭缝中，刮刀以1000mm/min的涂覆速度进行移动，将Spiro-OMeTAD沉积在钙钛矿的顶部。
实施例1
本实施例中，在钙钛矿前驱体溶液中添加摩尔分数为0.75mol％的N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)，其他步骤与对照例1相同。
对上述实施例1以及对比例1制备的FA0.85MA0.1Cs0.05PbI3钙钛矿太阳能电池分别进行表征，结果见图1～8及表1。由图1可见，实施例1的PbI2与B3MePySCN的混合溶液表现出与纯PbI2和B3MePySCN溶液完全不同的吸收峰，表明PbI2和B3MePySCN在溶液中形成了新的加合物。由图2可见，对比例1薄膜的Pb 4f的高分辨XPS光谱显示两个主峰位于138.0和142.9eV，分别对应于Pb 4f7/2和Pb 4f5/2，而实施例1B3MePySCN钝化的薄膜在137.7和142.6eV处显示两个主峰。发现B3MePySCN钝化的薄膜的Pb 4f峰向较低结合能移动了0.3eV，Pb峰的化学位移是由于B3MePySCN中的SCN-阴离子钝化了钙钛矿晶格中的碘空位，与配位不足的Pb2+发生了强配位作用，使更多的电子从配体移向Pb2+，使Pb处于富电子环境下，延缓钙钛矿的结晶。由图3可见，B3MePySCN与钙钛矿的强配位作用使得空气中刮涂制备的α-FAPbI3的结晶窗口扩大，可以看到实施例1的结晶窗口由对照例1的35s延长到45s，这意味着B3MePySCN对于延缓结晶有着明显的效果。由图4可见，可以观察到对照例1薄膜的PL峰在805nm处，而实施例1B3MePySCN钝化处理的薄膜PL峰位移动到801nm处，荧光峰发生了蓝移，同时显示出比对照例1薄膜更强的PL强度，这意味着B3MePySCN降低了薄膜的缺陷态密度，薄膜质量显著提高，抑制了非辐射复合，即显著提高了载流子的辐射复合能力。
由图5可见，与对比例1相比，实施例1B3MePySCN处理的器件表现出更小的串联电阻(Rs)和更低的电荷传输电阻(Rtr)以及更高的复合电阻(Rrec)，表明B3MePySCN的加入抑制了薄膜缺陷的形成，钝化后的器件具有更快的电荷载流子传输和更低的载流子复合率，这更有利于提高PSCS的性能，特别是VOC和FF，这是由于B3MePySCN与未配位Pb2+的相互作用，钝化了碘空位缺陷。
表1实施例1和对比例1的J-V曲线详细参数
由图6和表1的结果可见，实施例1的钝化处理后制备的钙钛矿太阳能电池效率，从实施例1的20.93％提升至最佳的23.70％，处于印刷甲脒基钙钛矿太阳电池的最高效率之列。由图7可见，与对比例1相比，实施例1添加B3MePySCN后制备的钙钛矿太阳能电池效率显著提高，这得益于VOC和FF的大幅提高。
由图8可见，实施例1中添加B3MePySCN后制备的钙钛矿太阳能电池在放置1580左右小时后仍能保持89％的初始效率，而对比例1仅为65.4％。由图9可见，实施例1对照器件和B3MePySCN钝化器件分别保持初始效率的69.8％和90.2％。很明显，基于B3MePySCN的器件显示出优越的热稳定性。两项测试都表明，基于B3MePySCN薄膜的PSCs器件具有出色的稳定性。稳定性的提高是由于B3MePySCN与[PbI6]4-八面体相互作用，减少了碘空位缺陷的形成，抑制了碘空位的离子迁移，在前驱体溶液中形成B3MePySCN-钙钛矿加合物，延迟了的结晶过程，有效地消除了溶剂快速蒸发引起的空隙，增加了薄膜结晶度，减少了晶界缺陷。
实施例2
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.35mol％的钙钛矿前驱体溶液。
其他步骤与实施例2相同。
实施例3
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.45mol％的钙钛矿前驱体溶液。
其他步骤与实施例2相同。
实施例4
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.55mol％的钙钛矿前驱体溶液。
其他步骤与实施例2相同。
实施例5
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.65mol％的钙钛矿前驱体溶液。
其他步骤与实施例2相同。
实施例6
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.85mol％的钙钛矿前驱体溶液。
其他步骤与实施例2相同。
实施例7
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.95mol％的钙钛矿前驱体溶液。
其他步骤与实施例2相同。
实施例8
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为1.05mol％的钙钛矿前驱体溶液。
其他步骤与实施例2相同。
实施例9
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.75mol％的钙钛矿前驱体溶液。
钙钛矿吸收层的制备:在空气环境条件(30-60RH％)下进行刮涂，将钙钛矿前躯体溶液(6μL)滴在TiO2基底与刮刀间的狭缝中，刮刀以1000mm/min的涂覆速度进行移动，刮刀涂层期间的温度为107℃。在刮涂完成后，通过吹风机吹气，得到钙钛矿薄膜。然后将得到的薄膜在100℃下热退火10分钟。
其他步骤与实施例2相同。
实施例10
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.75mol％的钙钛矿前驱体溶液。
钙钛矿吸收层的制备：在空气环境条件(30-60RH％)下进行刮涂，将钙钛矿前躯体溶液(6μL)滴在TiO2基底与刮刀间的狭缝中，刮刀以1000mm/min的涂覆速度进行移动，刮刀涂层期间的温度为127℃。在刮涂完成后，通过吹风机吹气，得到钙钛矿薄膜。然后将得到的薄膜在100℃下热退火10分钟。
其他步骤与实施例1相同。
实施例11
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.75mol％的钙钛矿前驱体溶液。
钙钛矿吸收层的制备：在空气环境条件(30-60RH％)下进行刮涂，将钙钛矿前躯体溶液(6μL)滴在TiO2基底与刮刀间的狭缝中，刮刀以1000mm/min的涂覆速度进行移动，刮刀涂层期间的温度为147℃。在刮涂完成后，通过吹风机吹气，得到钙钛矿薄膜。然后将得到的薄膜在100℃下热退火10分钟。
其他步骤与实施例1相同。
实施例12
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.75mol％的钙钛矿前驱体溶液。
钙钛矿吸收层的制备：在空气环境条件(30-60RH％)下进行刮涂，将钙钛矿前躯体溶液(6μL)滴在TiO2基底与刮刀间的狭缝中，刮刀以1000mm/min的涂覆速度进行移动，刮刀涂层期间的温度为167℃。在刮涂完成后，通过吹风机吹气，得到钙钛矿薄膜。然后将得到的薄膜在100℃下热退火10分钟。
其他步骤与实施例1相同。
实施例13
本发明所述的一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下制备步骤：
钙钛矿前驱液的制备：溶质为甲脒碘化胺(FAI)，甲基碘化胺(MAI)，碘化铯(CsI)和碘化铅(PbI2)以0.85：0.10：0.05：1配制浓度为1.0M，溶剂比为DMSO：GBL：DMF＝7：7：6且N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐(B3MePySCN)为0.75mol％的钙钛矿前驱体溶液。
钙钛矿吸收层的制备：在空气环境条件(30-60RH％)下进行刮涂，将钙钛矿前躯体溶液(6μL)滴在TiO2基底与刮刀间的狭缝中，刮刀以1000mm/min的涂覆速度进行移动，刮刀涂层期间的温度为187℃。在刮涂完成后，通过吹风机吹气，得到钙钛矿薄膜。然后将得到的薄膜在100℃下热退火10分钟。
其他步骤与实施例1相同。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，清洗FTO玻璃基底；
步骤2，制备TiO2电子传输层；
步骤3，制备钙钛矿前驱体溶液，钙钛矿前驱体溶液的溶质为摩尔比为0.085:0.1:0.05:1的甲脒碘化胺、甲基碘化铵、碘化铯和碘化铅，溶剂为DMSO、GBL和DMF的混合溶液；所述钙钛矿前驱体溶液中加入有N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐，N-丁基-3-甲基吡啶硫氰酸盐在钙钛矿前驱体溶液中浓度为0.35-1.05mol％；
步骤4，在空气环境中，将钙钛矿前驱体溶液刮涂在TiO2电子传输层上，刮涂速度为1000mm/min，刮涂温度107-187℃，刮涂后通过吹风机对钙钛矿前驱体溶液吹气，退火后获得钙钛矿吸收层；
步骤5，在空气环境下，在钙钛矿吸收层上通过刮涂法制备Spiro-OMeTAD溶液，获得空穴传输层；
步骤6，在空穴传输层上制备金属电极。
2.根据权利要求1所述的一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤3中，DMSO、GBL和DMF的体积比为7:7:6。
3.根据权利要求1所述的一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤3中，钙钛矿前驱体溶液的浓度为1.0M。
4.根据权利要求1所述的一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤4中，空气环境中的湿度为30-60RH％。
5.根据权利要求1所述的一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤4中，吹风机吹气时间为5s。
6.根据权利要求1所述的一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤4中，退火时间为100℃，退火时间为10min。
7.根据权利要求1所述的一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤5中，空穴传输层制备过程中，刮涂速度为1000mm/min。
8.根据权利要求1所述的一种高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤2中，将FTO玻璃基底置于TiCl4浓缩液中，在70℃的恒温烘箱中保温1h后，在FTO玻璃基底上制得TiO2电子传输层。
9.一种通过权利要求1-8任意一项所述制备方法制得的高效且稳定的甲脒基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括从下到上依次堆叠的FTO玻璃基底、TiO2电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极；
所述钙钛矿吸收层为FA0.85MA0.1Cs0.05PbI3，其中有B3MePySCN。
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