薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池及其制备方法_5

文档序号:9473004阅读:来源:国知局
是质量百分比浓度为33 %的甲胺乙醇溶液和质量百分比浓度为57%的碘化氢溶液,按体积比为质量百分比浓度为33%的甲胺乙醇溶液:质量百分比浓度为57%的碘化氢溶液=2.5: 1,将这两种溶液混合后放入到250mL的圆底烧瓶内,在0°C下,用恒温磁力搅拌器不停搅拌1.8h,搅拌完毕后利用旋转蒸发仪在50°C下通过旋转蒸发去除溶剂,将获得的白色固体用乙醚清洗三次,具体清洗步骤为:先将前述获得的白色固体重新全部溶解在乙醇中,再不断地添加干乙醚析出沉淀物,此过程重复两次,最后将得到的白色固体放入到真空干燥箱中,在60°C和真空度为5X 14Pa的条件下干燥24h,制得 CH3NH3I ;
[0150]B-2.在第一步制得的在以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂PbI2薄膜:
[0151]将质量百分比纯度为99.999% PbI2溶解在质量百分比纯度为99.9%的N,N-二甲基甲酰胺中,使得该PbI2溶液的浓度为0.SM,并在70°C下搅拌以至形成澄清明亮的黄色PbI2溶液,在旋涂之前,将第一步制得的在透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层和上述黄色PbI2溶液的温度加热至62°C,然后将第一步制得的在透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层整体放在旋涂仪上,其中P型薄膜晶硅空穴传输层在上,取所需量的上述得到的黄色PbI2溶液旋涂到P型薄膜晶硅空穴传输层上,将旋涂仪转速加速到3000rpm并保持这样的转速旋涂15s,再经干燥处理10分钟,在透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上得到旋涂PbI2薄膜,该薄膜厚度为400nm ;
[0152]B-3.将上述B-2步所得在以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂的PbI2薄膜变成由CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3,CH3NH3PbI2Cl 和 CH3NH3PbIClJg合构成的薄膜:
[0153]将所需量的经上述B-1步制得的CH3NH3Cl和CH3NH3I分别溶解在质量百分比纯度为99.9%的N,N- 二甲基甲酰胺中,分别得到的CH3NH3Cl溶液和CH3NH3I溶液,其浓度均为5mg/mL,按照体积比为CH3NH3I溶液:CH3NH3Cl溶液=I: 5分别取CH3NH3I溶液和CH3NH3Cl溶液混合得CH3NH3I和CH3NH3Cl的混合溶液,先将该混合溶液和由B-2步制得的在P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂的PbI2薄膜预热至60°C,再将该PbI 2薄膜充分地浸入上述混合溶液中与之反应,静置16min后取出,上述B-2步所得在透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂的 PbI2薄膜变成由 CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3, CH3NH3PbI2Cl 和 CH3NH3PbIClJg合构成的薄膜;
[0154]B-4.热处理:
[0155]将上述第二步的B-3步所制得的在以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂有CH3NH3PbI3XH3NH3PbCl3XH3NH3PbI2Cl和CH3NH3PbIClJg合构成的薄膜的整体放入到烘箱中进行热处理,先在90°C下保温I小时,再加热至100°C并保温25分钟,由此在P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂钙钛矿光吸收层,该钙钛矿光吸收层的厚度为500nm,并且在以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层与钙钛矿光吸收层形成薄膜晶硅钙钛矿异质结;
[0156]第三步,在钙钛矿光吸收层上制作由致密二氧化钛构成的电子传输层:
[0157]同实施例1 ;
[0158]第四步,在由致密二氧化钛构成的电子传输层上制备背电极:
[0159]B.热蒸镀方法:
[0160]将上述第三步所制得制品的整体放置入真空镀膜机中,对第三步制备成的由致密二氧化钛构成的电子传输层进行镀膜,在165V的电压下使用电阻丝加热真空镀膜机,在真空度为4.0X 10 4Pa和温度为室温至150°C条件下,用蒸发镀铜的方法,蒸镀31秒,即在第三步制备成的由致密二氧化钛构成的电子传输层上制备得铜构成的薄层背电极;
[0161]至此,最终制得由以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底、P型薄膜晶硅空穴传输层、钙钛矿光吸收层、由致密二氧化钛构成的电子传输层和铜构成的背电极构成的薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池。
[0162]实施例6
[0163]第一步,制备在透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层:
[0164]同实施例1 ;
[0165]第二步,在P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂钙钛矿光吸收层:
[0166]在上述第一步制得的在以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂钙钛矿光吸收层,采用以下步骤:
[0167]B.旋涂+浸渍法
[0168]B-1.CH3NH3Cl 和 CH3NH3I 的制备:
[0169]制备CH3NH3Cl的原料是质量百分比浓度为33%的甲胺乙醇溶液和质量百分比浓度为57%的氯化氢溶液,按体积比为质量百分比浓度为33%的甲胺乙醇溶液:质量百分比浓度为57%的氯化氢溶液=3: 1,将这两种溶液混合后放入到250mL的圆底烧瓶内,在0°C下,用恒温磁力搅拌器不停搅拌2h,搅拌完毕后利用旋转蒸发仪在50°C下通过旋转蒸发去除溶剂,将获得的白色固体用乙醚清洗三次,具体清洗步骤为:先将前述获得的白色固体重新全部溶解在乙醇中,再不断地添加干乙醚析出沉淀物,此过程重复两次,最后将得到的白色固体放入到真空干燥箱中,在60°C和真空度为5X 14Pa的条件下干燥24h,制得CH3NH3Cl ;制备CH3NH3I的原料是质量百分比浓度为33%的甲胺乙醇溶液和质量百分比浓度为57%的碘化氢溶液,按体积比为质量百分比浓度为33%的甲胺乙醇溶液:质量百分比浓度为57%的碘化氢溶液=3: 1,将这两种溶液混合后放入到250mL的圆底烧瓶内,在0°C下,用恒温磁力搅拌器不停搅拌2h,搅拌完毕后利用旋转蒸发仪在50°C下通过旋转蒸发去除溶剂,将获得的白色固体用乙醚清洗三次,具体清洗步骤为:先将前述获得的白色固体重新全部溶解在乙醇中,再不断地添加干乙醚析出沉淀物,此过程重复两次,最后将得到的白色固体放入到真空干燥箱中,在60°C和真空度为5X 14Pa的条件下干燥24h,制得CH3NH3I ;
[0170]B-2.在第一步制得的在以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂PbI2薄膜:
[0171 ] 将质量百分比纯度为99.999 % PbI2溶解在质量百分比纯度为99.9 %的N,N- 二甲基甲酰胺中,使得该PbI2溶液的浓度为1M,并在70 °C下搅拌以至形成澄清明亮的黄色PbI 2溶液,在旋涂之前,将第一步制得的在透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层和上述黄色PbI2溶液的温度加热至65°C,然后将第一步制得的在透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层整体放在旋涂仪上,其中P型薄膜晶硅空穴传输层在上,取所需量的上述得到的黄色PbI2溶液旋涂到P型薄膜晶硅空穴传输层上,将旋涂仪转速加速到3000rpm并保持这样的转速旋涂20s,再经干燥处理10分钟,在透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上得到旋涂PbI2薄膜,该薄膜厚度为800nm ;
[0172]B-3.将上述B-2步所得在以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂的PbI2薄膜变成由CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3,CH3NH3PbI2Cl 和 CH3NH3PbIClJg合构成的薄膜:
[0173]将所需量的经上述B-1步制得的CH3NH3Cl和CH3NH3I分别溶解在质量百分比纯度为99.9%的N,N- 二甲基甲酰胺中,分别得到的CH3NH3Cl溶液和CH3NH3I溶液,其浓度均为10mg/mL,按照体积比为CH3NH3I溶液:CH3NH3Cl溶液=I: 10分别取CH3NH3I溶液和CH3NH3Cl溶液混合得CH3NH3I和CH3NH3Cl的混合溶液,先将该混合溶液和由B-2步制得的在P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂的PbI2薄膜预热至60°C,再将该PbI 2薄膜充分地浸入上述混合溶液中与之反应,静置30min后取出,上述B-2步所得在透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂的PbI2薄膜变成由CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3, CH3NH3PbI2Cl和CH3NH3PbICV混合构成的薄膜;
[0174]B-4.热处理:
[0175]将上述第二步的B-3步所制得的在以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂有CH3NH3PbI3XH3NH3PbCl3XH3NH3PbI2Cl和CH3NH3PbIClJg合构成的薄膜的整体放入到烘箱中进行热处理,先在90°C下保温I小时,再加热至100°C并保温25分钟,由此在P型薄膜晶硅空穴传输层上旋涂钙钛矿光吸收层,该钙钛矿光吸收层的厚度为lOOOnm,并且在以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底上的P型薄膜晶硅空穴传输层与钙钛矿光吸收层形成薄膜晶硅钙钛矿异质结;
[0176]第三步,在钙钛矿光吸收层上制作由致密二氧化钛构成的电子传输层:
[0177]同实施例1 ;
[0178]第四步,在由致密二氧化钛构成的电子传输层上制备背电极:
[0179]B.热蒸镀方法:
[0180]将上述第三步所制得制品的整体放置入真空镀膜机中,对第三步制备成的由致密二氧化钛构成的电子传输层进行镀膜,在175V的电压下使用电阻丝加热真空镀膜机,在真空度为8.0X 10 4Pa和温度为室温至150°C条件下,用蒸发镀银的方法,蒸镀60秒,即在第三步制备成的由致密二氧化钛构成的电子传输层上制备得银构成的薄层背电极;
[0181 ] 至此,最终制得由以玻璃为基底的AZO透明氧化物导电层构成的透明导电基底、P型薄膜晶硅空穴传输层、钙钛矿光吸收层、由致密二氧化钛构成的电子传输层和银构成的背电极构成的薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池。
[0182] 上述实施例中所涉及的原材料、设备和工艺操作方法均是公知的。
【主权项】
1.薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池,其特征在于:由透明导电基底、P型薄膜晶硅空穴传输层、钙钛矿光吸收层、由致密二氧化钛构成的电子传输层和背电极构成,其中,钙钛矿光吸收层与P型薄膜晶硅空穴传输层具备相匹配的能级;其组成顺序方式是:P型薄膜晶硅空穴传输层置于透明导电基底上面,钙钛矿光吸收层置于P型薄膜晶硅空穴传输层的上面,钙钛矿光吸收层与P型薄膜晶硅空穴传输层形成薄膜晶硅钙钛矿异质结,由致密二氧化钛构成的电子传输层置于钙钛矿光吸收层上面,背电极置于由致密二氧化钛构成的电子传输层上面,以上五个功能层依次叠加,构成此薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池。2.根据权利要求1所述薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池,其特征在于:所述钙钛矿光吸收层所用的钙钛矿材料是CH3NH3PbX3,其中
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