可印刷钙钛矿太阳能电池的IV测试滞回效应的控制方法与流程

文档序号:11290022阅读:953来源:国知局
本发明属于可印刷钙钛矿太阳能电池领域,更具体地,涉及一种可印刷钙钛矿太阳能电池的iv测试滞回效应的控制方法,尤其适用于基于碳对电极无空穴传输材料的可印刷钙钛矿太阳能电池,能够有效调整控制基于碳对电极无空穴传输材料可印刷钙钛矿太阳能电池的i-v测试滞回效应。
背景技术
::作为第三代太阳能电池,钙钛矿太阳能电池以其较高光电转换效率以及低成本无污染的特点,受到越来越多人的关注。同时,新型的基于碳对电极无空穴传输材料可印刷钙钛矿太阳能电池(可参见例如meia,lix,liul,etal.ahole-conductor–free,fullyprintablemesoscopicperovskitesolarcellwithhighstability.science,2014,345(6194):295-298.),因为其低廉的成本较高的效率更推动了钙钛矿太阳能电池的产业化进程。在钙钛矿太阳能电池器件光电转换性能测试过程中,钙钛矿太阳能电池的电流-电压扫描(ivscan)会由于扫描方向不同而导致正反向曲线不重合,该种现象被称为滞回效应。钙钛矿太阳能电池的i-v测试滞回效应,往往与钙钛矿太阳能电池的光电性能息息相关,研究钙钛矿太阳能电池滞回i-v测试滞回效应现象对提升钙钛矿太阳能电池性能具有重要的意义。技术实现要素:针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明的目的在于提供一种可印刷钙钛矿太阳能电池的iv测试滞回效应的控制方法,通过对关键的可印刷钙钛矿太阳能电池的制备过程所采用的原材料及制备得到的相应电池结构等进行改进,与现有技术相比能够有效对基于碳对电极无空穴传输材料可印刷钙钛矿太阳能电池器件的滞回效应进行调节,并且该方法操作简单、易于调节。为实现上述目的,按照本发明,提供了一种可印刷钙钛矿太阳能电池的iv测试滞回效应的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:将用于制备可印刷钙钛矿太阳能电池的透明导电玻璃于400℃~500℃的条件下制备tio2致密层得到覆盖有tio2致密层的透明导电玻璃,随后该覆盖有tio2致密层的透明导电玻璃被用于制备可印刷钙钛矿太阳能电池;其中,所述tio2致密层与该透明导电玻璃的导电面直接接触,通过控制所述tio2致密层的厚度,从而实现对制备得到的可印刷钙钛矿太阳能电池其iv测试滞回效应的控制;此外,所述可印刷钙钛矿太阳能电池是基于碳对电极、且无空穴传输材料的可印刷钙钛矿太阳能电池。作为本发明的进一步优选,所述透明导电玻璃在被用于制备所述tio2致密层之前,该透明导电玻璃的导电面还经过紫外臭氧处理;优选的,所述紫外臭氧处理的时间为10~40min,紫外光的波长为185~250nm。作为本发明的进一步优选,所述tio2致密层的厚度为2~20nm;其中,当所述tio2致密层的厚度满足10~20nm时,制备得到的可印刷钙钛矿太阳能电池其iv测试滞回效应对应为消除滞回效应;当所述tio2致密层的厚度满足2~10nm时,制备得到的可印刷钙钛矿太阳能电池其iv测试滞回效应对应为反转滞回效应。作为本发明的进一步优选,所述紫外臭氧处理是采用紫外臭氧清洗机进行的。作为本发明的进一步优选,所述tio2致密层是通过向所述透明导电玻璃上喷涂含ti前驱体溶液得到的,优选的,所述含ti前驱体溶液主要是由钛酸异丙酯及乙醇混合得到的。作为本发明的进一步优选,所述tio2致密层是通过旋涂处理或蒸镀处理得到的。本发明中可印刷钙钛矿太阳能电池的iv测试滞回效应的控制方法,主要是通过控制基于碳对电极、且无空穴传输材料的可印刷钙钛矿太阳能电池中tio2致密层的厚度,从而实现对器件i-v滞回效应的有效控制,并可最终实现有效消除器件的滞回效应。并且,本发明还可通过同时控制紫外臭氧处理透明导电玻璃导电面的时间及tio2致密层的厚度,利用这两个条件的协同作用,例如通过紫外臭氧处理提升透明导电玻璃表面的亲水性,从而使透明导电玻璃的导电面与tio2致密层更好的接触,提升导电性能,从而最终实现消除滞回效应的器件,尤其适用于基于碳对电极无空穴传输材料的可印刷钙钛矿太阳能电池。例如,本发明首先对fto导电面进行一定时间的紫外臭氧处理,处理完毕后,在400℃~500℃的条件下在fto导电面进行热喷涂不同厚度的tio2致密层,通过控制以上两个条件后制成完整器件,可实现对器件i-v滞回效应的有效控制,并可最终实现有效消除器件的滞回效应。本发明中的控制方法不仅操作简单,是一种行之有效的控制基于碳对电极无空穴传输材料可印刷钙钛矿太阳能电池i-v测试滞回效应现象的方法。附图说明图1、图2、图3均是可印刷钙钛矿太阳能电池的iv滞回效应曲线,其中,图1是正常滞回效应,图2是消除滞回效应,图3是反转滞回效应。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,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。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本发明中控制基于碳对电极无空穴传输材料可印刷钙钛矿太阳能电池的i-v测试滞回效应方法,主要是包括:将fto导电玻璃置于热台上升温至400℃~500℃,喷涂tio2致密层,通过控制喷涂不同的周期数控制致密层的厚度(tio2致密层的厚度可以为2~40nm);经过这一步骤的控制后,制备出完整的器件,可实现对器件滞回效应的有效控制,甚至可有效消除器件的滞回效应。另外,控制方法还是采用以下方式:控制紫外臭氧处理fto导电玻璃导电面的时间(时间可优选控制为10~40min),处理完毕后,将fto导电玻璃置于热台上升温至400℃~500℃,喷涂tio2致密层,通过控制喷涂不同的周期数控制致密层的厚度(tio2致密层的厚度为2~40nm)。经过以上两个步骤的控制后,制备出完整的器件,可实现对器件滞回效应的有效控制,甚至可有效消除器件的滞回效应。实施例1首先将清洗过的fto玻璃导电面朝上置于紫外臭氧处理机中(即确保导电面能够接受到紫外臭氧的处理),控制紫外臭氧处理fto导电玻璃导电面的时间,分别为不处理、处理2.5分钟、10分钟、30分钟,处理完毕后,将fto导电玻璃置于热台上升温至450℃,均匀喷涂tio2致密层,通过控制喷涂不同的周期数控制致密层的厚度,分别喷涂1个周期、2个周期、3个周期、4个周期(1个周期可以对应2~10nm的厚度,每个周期对应的厚度值一般保持固定)。经过以上两个步骤的控制后,制备出完整的器件(该可印刷钙钛矿太阳能电池其他层结构的组成及其制备方式可直接参考相关现有技术;例如,自下而上可依次包括:fto透明导电玻璃层、tio2致密层、介孔tio2层、介孔zro2层、介孔碳层、以及对电极;其中介孔tio2层、介孔zro2层、介孔碳层这三层介孔层中均可填充有钙钛矿),进行i-v测试,可实现控制滞回效应的器件。实施例2该实施例2与上述实施例1基本相同,只是是将fto导电玻璃置于热台上升温至400℃,均匀喷涂tio2致密层,其他参数、条件与实施例1保持相同。通过该实施例2制备得到的基于碳对电极、且无空穴传输材料的可印刷钙钛矿太阳能电池,也是消除滞回效应的器件。实施例3该实施例3与上述实施例1基本相同,只是是将fto导电玻璃置于热台上升温至500℃,均匀喷涂tio2致密层,其他参数、条件与实施例1保持相同。通过该实施例3制备得到的基于碳对电极、且无空穴传输材料的可印刷钙钛矿太阳能电池,也是消除滞回效应的器件。如图1、图2、图3所示,反扫(reversescan)所代表的是从开路电压到短路电流的扫描方向,正扫(forwardscan)代表的是从短路电流到开路电压的扫描方向。对于正常滞回效应器件,反扫效率高于正扫效率;对于无滞回效应器件,反扫效率等于正扫效率;对于反转滞回效应器件,反扫效率低于正扫效率。图1所示的即为正常滞回效应,其tio2致密层的厚度为20~40nm;图2所示的即为消除滞回效应,其tio2致密层的厚度为10~20nm;图3所示的即为反转滞回效应,其tio2致密层的厚度为2~10nm。本发明中制备tio2致密层所采用溶液可以为钛酸异丙酯与乙醇的混合溶液,当然,也可采用现有技术中的其他配方。此外,除了喷涂工艺外,tio2致密层也可采用旋涂、蒸镀等现有技术中的其他成膜方式(例如,可参见ke,w.,fang,g.,wang,j.,qin,p.,tao,h.,lei,h.,...&zhao,x.perovskitesolarcellwithanefficienttio2compactfilm.acsappliedmaterials&interfaces,2014,6(18),15959-15965.)。除上述实施例中所采用的fto导电玻璃外,本发明还适用于其他透明导电玻璃,如ito导电玻璃等;本发明中的紫外臭氧处理导电玻璃导电面可以使用紫外臭氧清洗机,亦可采用其他具有相同功能的设备。此外,紫外光的波长为185~250nm。本发明中基于碳对电极的、无空穴传输材料的可印刷钙钛矿太阳能电池的结构、组成及其制备方法可参考现有技术文献(如,meia,lix,liul,etal.ahole-conductor–free,fullyprintablemesoscopicperovskitesolarcellwithhighstability.science,2014,345(6194):295-298.)。本领域的技术人员容易理解,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。当前第1页12当前第1页12
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