一种钝化钙钛矿的方法及钙钛矿太阳能电池的制备工艺与流程

文档序号:23621845发布日期:2021-01-12 10:33阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种钝化钙钛矿的方法,其特征在于,是利用有机六氟磷酸铵盐钝化钙钛矿薄膜表面的缺陷,并在钙钛矿薄膜表面形成有机六氟磷酸铵盐钝化层的方法;

所述的有机六氟磷酸铵盐包含有机铵阳离子和六氟磷酸阴离子,具有如下化学结构通式:

(r4-xnhx)+pf6-(i)

式(i)中,r为c1~c6烷烃基的任意一种;x为0~3整数中的任意一种。

2.如权利要求1所述的一种钝化钙钛矿的方法,其特征在于,方法(i)为:将有机六氟磷酸铵盐配置成一定浓度的有机溶液,旋涂到预热处理后的钙钛矿薄膜之上,再加热至80-120℃,退火煅烧5-15min。

3.如权利要求1所述的一种钝化钙钛矿的方法,其特征在于,方法(ii)为:将有机六氟磷酸铵盐配置成一定浓度的有机溶液,旋涂到预热处理后的钙钛矿薄膜之上,随后在手套箱中放置0.5-1.5h。

4.如权利要求2或3所述的钝化钙钛矿的方法,其特征在于,所述的有机溶液的有机溶剂为异丙醇、乙醇、乙酸乙酯或氯苯中的一种;浓度为0.01-5mg/ml。

5.如权利要求1所述钝化钙钛矿的方法制备的表面钝化的钙钛矿薄膜。

6.将权利要求5所述的表面钝化的钙钛矿薄膜用于制备钙钛矿太阳能电池的用途。

7.如权利要求6所述表面钝化的钙钛矿薄膜用于制备钙钛矿太阳能电池的用途,所述钙钛矿太阳能电池由透明导电基底、电子传输层、表面钝化的钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极构成,其特征在于,具体步骤为:

(1)将透明导电基底切割成固定尺寸,并进行刻蚀处理,将刻蚀好的导电基底分别在不同溶剂中超声清洗,随后将其进行紫外臭氧杀菌处理;

(2)在步骤(1)处理后的透明导电基底上通过喷雾热解法或旋涂法,制备电子传输层;

(3)将涂有电子传输层的导电基底移至手套箱中,通过旋涂法将钙钛矿前驱液旋涂到电子传输层上,形成钙钛矿吸收层;

(4)在步骤(3)所述的钙钛矿吸收层表面利用有机六氟磷酸铵盐进行钝化处理;

(5)通过旋涂法或真空蒸镀法将空穴传输层溶液覆盖到步骤(4)钝化处理后的钙钛矿吸收层之上,形成空穴传输层;

(6)通过真空蒸镀的方法将金属电极沉积到空穴传输层上。

8.如权利要求7所述表面钝化的钙钛矿薄膜用于制备钙钛矿太阳能电池的用途,其特征在于,步骤(4)中,所述钝化处理的方法为:将有机六氟磷酸铵盐配置成一定浓度的有机溶液,旋涂到预热处理后的钙钛矿薄膜之上,再加热至80-120℃,退火煅烧5-15min;

或者,所述钝化处理的方法为:将有机六氟磷酸铵盐配置成一定浓度的有机溶液,旋涂到预热处理后的钙钛矿薄膜之上,随后在手套箱中放置0.5-1.5h。

9.如权利要求7所述表面钝化的钙钛矿薄膜用于制备钙钛矿太阳能电池的用途,其特征在于,

步骤(1)中,所述透明导电基底为fto导电玻璃、ito导电玻璃或透明柔性导电基底中的一种;

步骤(2)中,所述的电子传输层为二氧化钛、二氧化锡、氧化锌或五氧化二铌等金属氧化物中的一种;

步骤(3)中,所述的钙钛矿吸收层为faxma1-xpb(ixbr1-x)3、ch3nh3pbi3-xclx或全无机钙钛矿cspbi3、cspbbr3中的一种;

其中,fa为ch2=chnh3,ma为ch3nh3,0≤x≤1;

步骤(5)中,所述的空穴传输层溶液包含空穴传输材料及添加剂,所述空穴传输材料为spiro-ometad或ptaa中的一种;所述的添加剂为litfsi和叔丁基吡啶;

步骤(6)中,所述金属电极为金、银或铜中的一种。

10.如权利要求9所述表面钝化的钙钛矿薄膜用于制备钙钛矿太阳能电池的用途,其特征在于,(a)当钙钛矿吸收层为faxma1-xpb(ixbr1-x)3时,钙钛矿前驱液制备方法为:将特定摩尔比的碘化铅pbi2,甲脒基碘化胺fai,溴化铅pbbr2及甲基溴化胺mabr在室温搅拌下,溶解在有机溶剂中;

(b)当钙钛矿吸收层为ch3nh3pbi3-xclx时,钙钛矿前驱液制备方法为:将特定摩尔比的甲基碘化胺mai和氯化铅pbcl2在室温搅拌下,溶解在有机溶剂中;

(c)当钙钛矿吸收层为cspbi3或cspbbr3时,钙钛矿前驱液制备方法为:将特定摩尔比的卤化铯csx和卤化铅pbx2在室温搅拌下,溶解在有机溶剂中,x=cl或br;

其中,所述的有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺dmf、二甲基亚砜dmso或n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。


技术总结
本发明属于太阳能电池技术领域,公开了一种钝化钙钛矿的方法及钙钛矿太阳能电池的制备工艺。本发明通过引入一种有机六氟磷酸铵盐来钝化钙钛矿薄膜表面的缺陷,并在钙钛矿薄膜表面形成有机六氟磷酸铵盐钝化层的方法;对钙钛矿层进行钝化处理时,有机六氟磷酸铵盐可以与钙钛矿吸收层中的悬挂键发生键合作用,有效钝化钙钛矿表面的缺陷,进一步增效钙钛矿太阳能电池。此种钝化钙钛矿方法的钙钛矿太阳能电池具有高效、稳定且低成本的优点,此类制备技术的开发为钙钛矿太阳能电池的商业化应用提供了一种新的器件制备策略。

技术研发人员:苗亚伟;程明;陈承;郑盟盟
受保护的技术使用者:江苏大学
技术研发日:2020.10.15
技术公布日:2021.01.12
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