一种有机钙钛矿薄膜、其制备方法及太阳能电池

本发明涉及钙钛矿薄膜，尤其涉及一种用于太阳能电池能够提高其光电转换效率的有机钙钛矿薄膜。

背景技术：

1、钙钛矿材料凭借其制备工艺简单，带隙可调以及载流子传输性能出众等特点，在半导体发光、太阳能电池、光电探测器等诸多应用方向都取得了令人瞩目的成绩。如今钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经超过25％，接近肖克利极限，而串联电池的应用是继续提高光电转换效率的有效途径。因此制备高质量的，能与底部电池相兼容的顶部钙钛矿太阳能电池愈发关键。

2、溶液法和蒸镀法是制备钙钛矿薄膜的常用手段，但在基于金字塔绒面结构的底部硅电池中，需要考虑金字塔的保形问题，传统的溶液法易使钙钛矿堆积在金字塔低，使得其不能完全覆盖塔尖造成漏电。虽然可以通过增加钙钛矿的厚度实现对底部电池的全覆盖，但这样就会造成更大的光反射，无法体现绒面减反的意义。而当使用蒸镀法时，会使得先蒸镀上去的pbi2层太过致密，与随后蒸镀上去的阳离子不能充分反应从而导致pbi2在谷底的残留，影响钙钛矿的结晶。

3、此外，钙钛矿薄膜的表面界面及晶界处容易出现缺陷位点，这些多种类型的正负电荷缺陷会降低电荷转移速率甚至诱导非辐射复合，使器件效率降低。

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有机钙钛矿薄膜用以解决太阳能电池光电转换效率低的问题。

2、第一方面，本发明一实施方式提供了一种有机钙钛矿薄膜的制备方法，包括：

3、通过蒸镀工艺在基底上形成第一膜层；

4、将旋涂溶液在所述第一膜层上进行旋涂处理，形成第二膜层；以及

5、将所述第一膜层和所述第二膜层进行退火处理；

6、其中，所述第一膜层包含无机盐，所述旋涂溶液包括有机盐溶液和离子液体。

7、根据本发明一实施方式，所述离子液体与所述有机盐溶液的用量比为(0.1～0.5)mg:1ml。

8、根据本发明一实施方式，所述离子液体与所述有机盐溶液的用量比为(0.1～0.3)mg:1ml。

9、根据本发明一实施方式，所述无机盐包括碘化铅。

10、根据本发明一实施方式，所述无机盐还包括溴化铯或碘化铯。

11、根据本发明一实施方式，在所述蒸镀工艺中，碘化铅的蒸发速率为1.05～1.2a/s，溴化铯的蒸发速率为0.08～0.2a/s。

12、根据本发明一实施方式，所述有机盐包括有机阳离子和卤离子，所述有机阳离子包括甲脒离子和/或甲胺离子。

13、根据本发明一实施方式，所述离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。

14、根据本发明一实施方式，所述第一膜层的厚度为200～240nm。

15、根据本发明一实施方式，所述退火处理的温度为140～160℃，所述退火处理的时间为20～40分钟。

16、第二方面，本发明一实施方式提供了一种有机钙钛矿薄膜，由上述的方法制得。

17、第三方面，本发明一实施方式提供了一种太阳能电池，包括上述的有机钙钛矿薄膜。

18、根据本发明一实施方式，所述太阳能电池，包括：

19、空穴传输层；

20、吸收层，设置于所述空穴传输层上；以及

21、电子传输层，设置于所述吸收层上；

22、其中，所述吸收层包括所述有机钙钛矿薄膜。

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

24、根据本发明一实施方式，所述叠层太阳能电池包括顶部电池和底部电池，所述顶部电池包括所述有机钙钛矿薄膜。

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有机钙钛矿薄膜的制备方法，能够改善钙钛矿的结晶性能，获得致密均匀的有机钙钛矿薄膜。

27、2、本发明一实施方式的有机钙钛矿薄膜，用于太阳能电池，能够提高电池的稳定性和光电转换效率。

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：

1.一种有机钙钛矿薄膜的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述离子液体与所述有机盐溶液的用量比为(0.1～0.5)mg:1ml，进一步为(0.1～0.3)mg:1ml。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无机盐包括碘化铅；或者，所述无机盐包括碘化铅和溴化铯；或者，所述无机盐包括碘化铅和碘化铯。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述蒸镀工艺中，碘化铅的蒸发速率为1.05～1.2a/s，溴化铯的蒸发速率为0.08～0.2a/s。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机盐包括有机阳离子和卤离子，所述有机阳离子包括甲脒离子和/或甲胺离子；和/或，

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一膜层的厚度为200～240nm。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述退火处理的温度为140～160℃，所述退火处理的时间为20～40分钟。

8.一种有机钙钛矿薄膜，由权利要求1至7中任一项所述的方法制得。

9.一种太阳能电池，包括权利要求8所述的有机钙钛矿薄膜。

10.一种叠层太阳能电池，包括权利要求8所述的有机钙钛矿薄膜。

技术总结
本发明涉及一种有机钙钛矿薄膜、其制备方法及太阳能电池，该方法包括：通过蒸镀工艺在基底上形成第一膜层；将旋涂溶液在所述第一膜层上进行旋涂处理，形成第二膜层；以及将所述第一膜层和所述第二膜层进行退火处理；其中，所述第一膜层包含无机盐，所述旋涂溶液包括有机盐溶液和离子液体。本发明一实施方式的有机钙钛矿薄膜的制备方法，能够改善钙钛矿的结晶性能，获得致密均匀的有机钙钛矿薄膜。

技术研发人员：刘明侦,吴一平,胡逾超,孙印晴,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