一种柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法与流程

文档序号:11956397阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种含有机聚合物的钙钛矿前驱液,由有机聚合物、MX、AY2和溶剂组成,其中,M选自有机基团CH3NH3+、CH3(NH2)2+和CH3CH2NH3+中的任意一种或无机离子Cs+,A选自金属离子Pb2+和Sn2+中的任意一种,X和Y均选自卤素离子;

所述有机聚合物具有如下几个特点:(1)具有绝缘性;(2)与所述溶剂相溶;(3)对光吸收和载流子的运输无影响;(4)与所述钙钛矿前驱液中各组分不反应。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱液,其特征在于:所述有机聚合物为绝缘性碳链高分子和/或杂链高分子,所述绝缘性碳链高分子和/或杂链高分子的分子量为200Da-200000Da,所述杂链高分子为主链由碳原子与其他原子以共价键连接而成的高分子化合物,所述其他原子选自N、O和S中的至少一种;

所述有机聚合物选自聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种;

所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基桠枫和γ-羟基丁酸内酯中的至少一种;

所述卤素离子选自Cl-、Br-和I-中的任意一种;

所述MX和所述AY2的摩尔比为(1-3):1;

所述含有机聚合物的钙钛矿前驱液中所述有机聚合物的摩尔分数为0.0005mol/L-0.004mol/L;

所述含有机聚合物的钙钛矿前驱液中所述MX的摩尔分数为1mol/L-3mol/L。

3.权利要求1或2所述的含有机聚合物的钙钛矿前驱液的制备方法,包括如下步骤:将所述有机聚合物、所述MX和所述AY2按所述比例溶于所述溶剂中,混合搅拌均匀,即制备得到所述含有机聚合物的钙钛矿前驱液。

4.一种含有机聚合物的钙钛矿薄膜的制备方法,包括如下步骤:在衬底上涂覆权利要求1所述的含有机聚合物的钙钛矿前驱液,退火处理,即在所述衬底上得到所述含有机聚合物的钙钛矿薄膜。

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述退火处理的温度为60-110℃,时间为50-80min;

所述含有机聚合物的钙钛矿薄膜的厚度为200-400nm。

6.权利要求4或5所述方法而得到的钙钛矿薄膜。

7.一种具有有机骨架结构的柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括如下步骤:

1)在柔性导电衬底表面沉积TiO2薄膜,得到沉积在导电衬底表面的TiO2薄膜;

2)将权利要求1所述的含有机聚合物的钙钛矿前驱液涂覆在所述TiO2薄膜上,退火处理,在所述TiO2薄膜上得到钙钛矿薄膜;

3)将空穴传输材料溶于有机溶剂中,得到空穴导电物溶液;

4)将所述空穴导电物溶液涂覆在所述钙钛矿薄膜上,形成空穴传输层,再在其上 沉积对电极材料,形成对电极材料层,即得到所述具有有机骨架结构的柔性钙钛矿太阳能电池。

8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:步骤1)中,所述柔性导电衬底为PEN-ITO柔性导电衬底或PET-ITO柔性导电衬底;

所述在柔性导电衬底表面沉积TiO2薄膜按如下步骤进行:用磁控溅射法或原子层沉积法在所述在柔性导电衬底表面沉积厚度为10-100nm的TiO2薄膜。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法,其特征在于:步骤2)中,所述退火处理的温度为60-110℃,时间为50-80min;

所述含有机聚合物的钙钛矿薄膜的厚度为200-400nm;

步骤3)中,所述空穴传输材料为有机聚合物,所述有机聚合物为spiro-OMeTAD;

所述空穴导电物溶液中所述空穴传输材料的摩尔分数为70-80mg/ml,所述有机溶剂选自氯苯和二氯苯中的至少一种;

步骤4)中,所述将空穴传输材料涂覆在所述钙钛矿薄膜上按如下方法制备:用旋涂或喷涂将所述空穴导电物溶液涂覆在所述钙钛矿薄膜表面;

所述空穴传输层的厚度为100-300nm;

步骤4)中,还包括对所述空穴传输层进行氧化的步骤,所述氧化是在黑暗的空气中进行的,所述氧化的温度为20-60℃,时间为6-12h;

所述沉积对电极材料为将金属材料通过热蒸镀方法沉积在所述空穴传输材料表面,所述金属材料选自如下至少一种:金、银和铂;

所述对电极材料层的厚度为60-100nm。

10.权利要求7-10中任一项所述的方法制备得到的具有有机骨架结构的柔性钙钛矿太阳能电池。

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