一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法【
技术领域：
】[0001]本发明属于太阳能电池领域，特别涉及一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法。【
背景技术：
】[0002]钙钛矿太阳能电池具有光电转换效率高，成本低，制备工艺简单等优势，是目前最具前景的新兴光伏器件。典型的钙钛矿结构自光阳极至光阴极依次是FT0/IT0导电玻璃、电子传输材料、I丐钛矿、空穴传输材料、对电极。其中I丐钛矿作为一种吸光材料，具有消光系数高，对可见光的吸收能力强，并且具有很好的双极输运能力。[0003]掺杂可以改变半导体的光电特性，可以通过对钙钛矿进行掺杂，从而进一步提升I丐钛矿的光物理特性。华中科技大学HanHongwei课题组制作的介观I丐钛矿太阳能电池，用一步法滴涂钙钛矿溶液制备钙钛矿吸光层，同时用5-氨基戊酸碘盐掺杂钙钛矿，提升了钙钛矿光吸收层的光物理特性，最终提高了钙钛矿太阳能电池的效率[Ahole-conductor-free,fullyprintablemesoscopicperovskitesolarcellwithhighstability，《SCIENCE》，2014，345:295?298]。YangYang课题组用两部旋涂法制备钙钛矿吸光层，其中在旋涂甲基碘化铵溶液时，对溶液进行甲基氯化铵掺杂，提高了钙钛矿的传输特性，提升了I丐钛矿太阳能电池的效率[TheoptoelectronicroleofchlorineinCH3NH3PbI3(Cl)-basedperovskitesolarcells.《NatureCommunicat1ns》，2015，6:7269]。本发明则是用两步旋涂法制备钙钛矿吸光层，并同时对钙钛矿进行5-氨基戊酸碘盐和甲基氯化铵双掺杂，之后用丝网印刷法制备碳对电极，最后进行热压处理，即得到最终的太阳能电池。【
发明内容】[0004]通过掺杂来改善钙钛矿吸光层的光物理特性。本发明的目的之一在于提供一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法。[0005]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:[0006]1.作为优选，一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于，钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层要对其进行双掺杂，然后丝网印刷碳对电极后进行热压处理，最终得到双掺杂钙钛矿太阳能电池。[0007]2.作为优选，一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于，在介孔层上制备5_AVA+阳离子和C1阴离子同时掺杂的钙钛矿吸光层。[0008]3.作为优选，一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于，在介孔层上用两步旋涂法制备钙钛矿吸光层，其中第一步旋涂碘化铅溶液，旋涂时间范围从30秒到90秒，然后加热，加热温度为70°C到120°C，加热时间从10分钟到60分钟，第二步旋涂掺有5-氨基戊酸碘盐和甲基氯化铵的甲基碘化铵溶液，其中5-氨基戊酸碘盐的掺杂摩尔浓度范围从1%到10%，甲基氯化铵的掺杂摩尔浓度范围从10%到40%，旋涂时间范围从30秒到90秒，然后加热，加热温度为70°C到120°C，加热时间从10分钟到60分钟，最终得到I丐钛矿吸光层。[0009]4.作为优选，一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于，在丝网印刷碳对电极后进行热压处理，压力范围从0.05MPa到0.5MPa，温度范围从100°C到150°C，热压时间范围为1秒到60秒。【附图说明】[0010]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:[0011]图1为实施例3制得的钙钛矿吸光层表面形貌的扫描电子显微镜照片；[0012]图2为实施例3得到的太阳能电池的电流-电压曲线。【具体实施方式】:[0013]为了便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为本发明的具体限制。[0014]实施例1[0015]1)钙钛矿吸光层的制备[0016]在介孔层上用两步旋涂法制备钙钛矿吸光层，其中第一步旋涂碘化铅溶液，旋涂时间30秒，然后加热，加热温度为70°C，加热时间10分钟，第二步旋涂掺有5-氨基戊酸碘盐和甲基氯化铵的甲基碘化铵溶液，其中5-氨基戊酸碘盐的掺杂摩尔浓度1%，甲基氯化铵的掺杂摩尔浓度10%，旋涂时间30秒，然后加热，加热温度为70°C，加热时间10分钟，最终得到钙钛矿吸光层。[0017]2)电池其它部分的制备[0018]电池其他部分的制备采用本领域常用的制备方法，具体如下:[0019]将FT0导电玻璃切割成规格为1.5X1.5平方厘米的正方形，并将切的FT0导电玻璃清洗干净，将不需要涂膜的地方遮掩住，在FT0导电玻璃表面旋涂酸性异丙醇钛的异丙醇溶液，制备致密二氧化钛层，然后旋涂二氧化钛浆料制备介孔层，之后按照方法1)制备钙钛矿吸光层，随后丝网印刷碳对电极，待碳对电极加热固化后对电池进行热压处理，压力为0.05MPa，温度100°C，热压时间范围为1秒。[0020]实施例2[0021]1)钙钛矿吸光层的制备[0022]在介孔层上用两步旋涂法制备钙钛矿吸光层，其中第一步旋涂碘化铅溶液，旋涂时间90秒，然后加热，加热温度为120°C，加热时间60分钟，第二步旋涂掺有5-氨基戊酸碘盐和甲基氯化铵的甲基碘化铵溶液，其中5-氨基戊酸碘盐的掺杂摩尔浓度10%，甲基氯化铵的掺杂摩尔浓度40%，旋涂时间90秒，然后加热，加热温度为120°C，加热时间60分钟，最终得到钙钛矿吸光层。[0023]2)电池其它部分的制备[0024]电池其他部分的制备采用本领域常用的制备方法，具体如下:[0025]将FT0导电玻璃切割成规格为1.5X1.5平方厘米的正方形，并将切的FT0导电玻璃清洗干净，将不需要涂膜的地方遮掩住，在FTO导电玻璃表面旋涂酸性异丙醇钛的异丙醇溶液，制备致密二氧化钛层，然后旋涂二氧化钛浆料制备介孔层，之后按照方法1)制备钙钛矿吸光层，随后丝网印刷碳对电极，待碳对电极加热固化后对电池进行热压处理，压力为0.5MPa，温度150。。，热压时间为60秒。[0026]实施例3[0027]1)钙钛矿吸光层的制备[0028]在介孔层上用两步旋涂法制备钙钛矿吸光层，其中第一步旋涂碘化铅溶液，旋涂时间60秒，然后加热，加热温度为100°C，加热时间30分钟，第二步旋涂掺有5-氨基戊酸碘盐和甲基氯化铵的甲基碘化铵溶液，其中5-氨基戊酸碘盐的掺杂摩尔浓度5%，甲基氯化铵的掺杂摩尔浓度25%，旋涂时间60秒，然后加热，加热温度为100°C，加热时间30分钟，最终得到钙钛矿吸光层，图1为本实施例制得的钙钛矿吸光层表面形貌的扫描电子显微镜照片。[0029]2)太阳能电池其它部分的制备[0030]电池其他部分的制备采用本领域常用的制备方法，具体如下:[0031]将FT0导电玻璃切割成规格为1.5X1.5平方厘米的正方形，并将切的FT0导电玻璃清洗干净，将不需要涂膜的地方遮掩住，在FT0导电玻璃表面旋涂酸性异丙醇钛的异丙醇溶液，制备致密二氧化钛层，然后旋涂二氧化钛浆料制备介孔层，之后按照方法1)制备钙钛矿吸光层，随后丝网印刷碳对电极，待碳对电极加热固化后对电池进行热压处理，压力为0.2MPa，温度120。。，热压时间为5秒。[0032]3)太阳能电池测试[0033]强度为100mW/cm2(AMl.5)的模拟太阳光从钙钛矿太阳能电池的光阳极进入，用Keithley2420数字源表记录电池的光电流-电压曲线。太阳光模拟器(OrielNewport,150W,AM1.5)作为光源，光强用标准硅参比电池(OrielNewportPN91150V)校准。[0034]钙钛矿太阳能电池在100mW/cm2的模拟光照射下的光电流-电压曲线如图2所示。从图2可以看出，双掺杂钙钛矿太阳能电池的开路电压为767mV，短路光电流为6.00mA/cm2，填充因子为41%，光电转换效率为1.76%;而未掺杂钙钛矿太阳能电池的开路电压为808mV，短路光电流为5.14mA/cm2，填充因子为33%，光电转换效率为1.31%。[0035]以上详细描述了本发明的实施方式，但是，本发明并不限于上述实施中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变形，这些简单变形均属于本发明的保护范围。[0036]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。[0037]申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，本发明的任何改进，对本发明的产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。【主权项】1.一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于，对钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层同时进行双掺杂，然后丝网印刷碳对电极后进行热压处理，最终得到双掺杂钙钛矿太阳能电池。2.根据权利要求1所述的一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于，在介孔层上制备5-AVA+阳离子和C1阴离子同时掺杂的钙钛矿吸光层。3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于，在介孔层上用两步旋涂法制备钙钛矿吸光层，其中第一步旋涂碘化铅溶液，旋涂时间范围从30秒到90秒，然后加热，加热温度为70°C到120°C，加热时间从10分钟到60分钟，第二步旋涂掺有5-氨基戊酸碘盐和甲基氯化铵的甲基碘化铵溶液，其中5-氨基戊酸碘盐的掺杂摩尔浓度范围从1%到10%，甲基氯化铵的掺杂摩尔浓度范围从10%到40%，旋涂时间范围从30秒到90秒，然后加热，加热温度为70°C到120°C，加热时间从10分钟到60分钟，最终得到钙钛矿吸光层。4.根据权利要求1所述的一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于，在丝网印刷碳对电极后进行热压处理，压力范围从0.05MPa到0.5MPa，温度范围从100°C到150°C，热压时间范围为1秒到60秒。【专利摘要】一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法。所述钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层进行阴、阳离子双掺杂。其制备方法是：在介孔层上用两步旋涂法制备钙钛矿吸光层，其中在旋涂甲基碘化铵溶液时用甲基氯化铵和5-氨基戊酸碘盐同时进行掺杂，之后采用丝网印刷法制备碳对电极，最后进行热压处理。本发明一种双掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，通过对钙钛矿吸光层进行掺杂，改善钙钛矿吸光层的光物理特性，提高了钙钛矿太阳能电池的性能。【IPC分类】H01L51/44,H01L51/48【公开号】CN105374940【申请号】CN201510953770【发明人】关英翔,邹小平,岐晓蕾,李媛媛【申请人】北京信息科技大学【公开日】2016年3月2日【申请日】2015年12月21日