一种锡基钙钛矿薄膜、其制备方法及太阳能电池

本发明涉及钙钛矿薄膜，尤其涉及一种锡基钙钛矿薄膜及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在过去的几十年里，由于对化石燃料的过度开发和使用，环境污染变得越来越严重。太阳能电池作为一种新的清洁能源，具有缓解这一现象的巨大潜力。钙钛矿太阳能电池由于其优异的光电性能，载流子扩散距离长、光吸收系数高、带隙可调、激子结合能低、缺陷容忍度高等特点，在过去的十年中，已经取得了重大进展。

2、钙钛矿太阳能电池是一种有机-无机卤化物混合型钙钛矿薄膜太阳能电池，具有三层功能层，分别是电子传输层(etl)、空穴传输层(htl)和钙钛矿层。锡基钙钛矿相较于铅基钙钛矿，具有更合适的带隙，是制备高效太阳能电池的选择，并且无毒，有利于商业化的推广。然而，锡基钙钛矿相较于铅基钙钛矿结晶速率较快，因此容易使薄膜覆盖不完全；且钙钛矿在基底上呈小岛状分布，导致严重的漏电，使电子传输层与空穴传输层直接接触，进而导致器件失效。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明一实施方式旨在提供一种锡基钙钛矿薄膜，用以解决锡基钙钛矿薄膜存在的稳定性差、覆盖率低的问题。

2、第一方面，本发明一实施方式提供了一种锡基钙钛矿薄膜，包括化学组成为ran-1bnx3n+1的钙钛矿结构；其中，r表示二价的对苯二甲铵阳离子，a表示一价有机阳离子，b表示二价锡离子，x表示卤族离子。

3、根据本发明一实施方式，a表示甲脒离子或甲胺离子。

4、根据本发明一实施方式，x表示碘离子。

5、根据本发明一实施方式，n值为1～20。

6、根据本发明一实施方式，n值为1～10。

7、根据本发明一实施方式，n值为1、4、7或10。

8、根据本发明一实施方式，n值为10。

9、第二方面，本发明一实施方式提供了一种上述的锡基钙钛矿薄膜的制备方法，包括：

10、将钙钛矿前驱体溶液通过旋涂处理制得第一膜层；以及

11、将所述第一膜层进行退火处理，制得所述锡基钙钛矿薄膜；

12、其中，所述钙钛矿前驱体溶液包括对苯二甲铵盐、有机铵盐以及锡盐。

13、根据本发明一实施方式，所述对苯二甲铵盐包括对苯二甲铵氢碘酸盐，所述有机铵盐包括甲脒盐和/或甲胺盐，所述锡盐包括氟化亚锡和碘化亚锡。

14、根据本发明一实施方式，所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.12～0.2mol/l。

15、根据本发明一实施方式，所述钙钛矿前驱体溶液的溶剂包括二甲基亚砜和/或n,n-二甲基甲酰胺。

16、根据本发明一实施方式，所述退火处理的温度为70～100℃。

17、根据本发明一实施方式，所述退火处理的时间为10～30分钟。

18、第三方面，本发明一实施方式提供了一种太阳能电池，包括上述的锡基钙钛矿薄膜。

19、根据本发明一实施方式，所述太阳能电池，包括：

20、空穴传输层；

21、吸收层，设置于所述空穴传输层上；以及

22、电子传输层，设置于所述锡基钙钛矿薄膜上；

23、所述吸收层包括所述锡基钙钛矿薄膜。

24、第四方面，本发明一实施方式提供了一种叠层太阳能电池，包括上述的锡基钙钛矿薄膜。

25、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

26、1、本发明一实施方式的锡基钙钛矿薄膜，相较于现有的锡基钙钛矿薄膜，具有更高的稳定性和更高的基底覆盖率。

27、2、本发明一实施方式的太阳能电池，相较于现有的锡基钙钛矿太阳能电池，具有更高的光电转换效率。

28、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种锡基钙钛矿薄膜，包括化学组成为ran-1bnx3n+1的钙钛矿晶体结构；其中，r表示二价的对苯二甲铵阳离子，a表示一价有机阳离子，b表示二价锡离子，x表示卤族离子。

2.根据权利要求1所述的锡基钙钛矿薄膜，其中，a表示甲脒离子或甲胺离子；和/或，

3.根据权利要求1所述的锡基钙钛矿薄膜，其中，n值为1～20，进一步为1～10，再进一步为1、4、7或10，更进一步为10。

4.一种权利要求1至3中任一项所述的锡基钙钛矿薄膜的制备方法，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述对苯二甲铵盐包括对苯二甲铵氢碘酸盐，所述有机铵盐包括甲脒盐和/或甲胺盐，所述锡盐包括氟化亚锡和碘化亚锡。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.12～0.2mol/l。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述钙钛矿前驱体溶液的溶剂包括二甲基亚砜和/或n,n-二甲基甲酰胺。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述退火处理的温度为70～100℃，时间为10～30分钟。

9.一种太阳能电池，包括权利要求1至3中任一项所述的锡基钙钛矿薄膜，或权利要求4至8中任一项所述的方法制得的锡基钙钛矿薄膜。

10.一种叠层太阳能电池，包括权利要求1至3中任一项所述的锡基钙钛矿薄膜，或权利要求4至8中任一项所述的方法制得的锡基钙钛矿薄膜。

技术总结
本发明涉及一种锡基钙钛矿薄膜、其制备方法及太阳能电池。该锡基钙钛矿薄膜包括化学组成为RA<subgt;n‑1</subgt;B<subgt;n</subgt;X<subgt;3n+1</subgt;的钙钛矿晶体结构；其中，R表示二价的对苯二甲铵阳离子，A表示一价有机阳离子，B表示二价锡离子，X表示卤族离子。本发明一实施方式的锡基钙钛矿薄膜，相较于现有的锡基钙钛矿薄膜，具有更高的稳定性和更高的基底覆盖率。

技术研发人员：刘明侦,张春雨,李发明,王松,许志卫
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15