一种钙钛矿太阳能电池及制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池，特别是指一种钙钛矿太阳能电池及制备方法。

背景技术：

1、可印刷介观钙钛矿太阳能电池，具有工艺简单、成本低廉的优势，可实现廉价的光伏发电，十分适于商业化生产。目前，可印刷介观钙钛矿太阳能电池主要采用全丝网印刷工艺，依次在透明导电玻璃衬底上印刷介孔氧化钛层、介孔氧化锆层、碳电极层，最后在介孔中填充钙钛矿溶液，完成器件的制备。

2、在介孔中获得致密的高质量钙钛矿填充是得到高性能可印刷介观钙钛矿太阳能电池的必要条件。但是在三层多孔膜中，钙钛矿的成核具有随机性，由于钙钛矿溶液优先渗透至碳电极，而后依次为介孔氧化锆层、介孔氧化钛层，同时，钙钛矿生长过程中，碳电极层中溶剂的优先挥发，析出大量晶核，使大量钙钛矿在多孔碳电极中生长，最终导致介孔氧化钛层中出现大量孔隙。而介孔氧化钛层中的钙钛矿晶粒具有吸收太阳光、产生电子空穴对的作用，介孔氧化钛层的钙钛矿晶粒填充不全，会降低钙钛矿太阳能电池的吸光能力，从而降低器件性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及制备方法，以解决现有技术中的介孔氧化钛层的晶粒填充不全的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括：

4、基板；

5、电池功能层，设置于所述基板上，所述电池功能层具有介孔；

6、钙钛矿层，填充于所述电池功能层的介孔内；

7、其中，至少部分所述基板对应所述介孔的表面和/或至少部分所述介孔的孔壁处具有成核剂，所述成核剂为cspbbr3、cspbcl3、cspbi3、csbr、csi、cscl、csco3，csch3coo，c5h7o2cs中的一种或多种。

8、可选的，所述电池功能层包括：

9、依次层叠设置于所述基板上的电子传输层、间隔层与电极层，所述介孔包括位于所述电子传输层内的第一介孔，至少部分所述基板对应所述第一介孔的表面和/或至少部分所述第一介孔的孔壁处具有所述成核剂。

10、可选的，所述电子传输层中掺杂有所述成核剂，以使所述第一介孔的孔壁处具有所述成核剂。

11、本发明的实施例还提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

12、提供一基板；

13、在所述基板上形成电池功能层，所述电池功能层具有介孔；

14、在所述介孔内填充钙钛矿层，至少部分所述介孔的表面和/或至少部分所述介孔的孔壁处具有成核剂，所述成核剂为cspbbr3、cspbcl3、cspbi3、csbr、csi、cscl、csco3，csch3coo，c5h7o2cs中的一种或多种。

15、可选的，在所述基板上形成电池功能层，包括：

16、在所述基板上制备致密层；

17、在所述致密层上制备添加有成核剂的电子传输层；

18、在所述电子传输层上制备间隔层；

19、在所述间隔层上制备电极层，烧结，得到三层介孔膜。

20、可选的，在所述致密层上制备添加有成核剂的电子传输层，包括：

21、向电子传输层的浆料中加入所述成核剂，得到混合浆料；

22、将所述混合浆料印刷至所述致密层上，得到添加有成核剂的电子传输层。

23、可选的，先采用稀释剂对所述电子传输层的浆料进行稀释，再向其中加入所述成核剂并分散均匀；

24、其中，所述稀释剂为松油醇、乙醇，去离子水中的一种或多种。

25、可选的，所述成核剂、所述电子传输层的浆料与所述稀释剂的质量比为(0.001-0.02)：1：(3-6)。

26、可选的，将所述混合浆料印刷至所述致密层上，得到添加有成核剂的电子传输层，包括：

27、将将所述混合浆料印刷至所述致密层上，烧结，再向烧结后的电子传输层上添加成核剂，得到添加有成核剂的电子传输层。

28、可选的，向烧结后的电子传输层上添加成核剂包括：

29、将所述成核剂溶于有机溶剂中，得到成核剂溶液；

30、将所述成核剂溶液加至所述烧结后的电子传输层上。

31、可选的，所述有机溶剂为n，n-二甲基甲酰胺、n-甲基甲酰胺，乙醇，异丙醇中的一种或多种。

32、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

33、本发明的钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括：基板；电池功能层，设置于所述基板上，所述电池功能层具有介孔；

34、钙钛矿层，填充于所述电池功能层的介孔内；其中，至少部分所述基板对应所述介孔的表面和/或至少部分所述介孔的孔壁处具有成核剂；所述成核剂为cspbbr3、cspbcl3、cspbi3、csbr、csi、cscl、csco3，csch3coo，c5h7o2cs中的一种或多种。本发明所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：提供一基板；在所述基板上形成电池功能层，所述电池功能层具有介孔；在所述介孔内填充钙钛矿层，至少部分所述介孔的表面和/或至少部分所述介孔的孔壁处具有成核剂，以cspbbr3，cspbcl3，cspbi3等铯基钙钛矿为例当钙钛矿溶液渗透至所述添加成核剂的介孔层时，由于引入的成核剂本身为钙钛矿晶格结构，在溶剂挥发钙钛矿生长的过程中，沿着成核位点开始生长的势垒最低，因此析出的钙钛矿溶质会沿着成核位点生长，最终得到所需的钙钛矿材料。从而增强所述添加成核剂的介孔层的吸光能力，提升器件性能。当引入非钙钛矿结构的铯源时，铯源会优先被钙钛矿前驱体溶解，同时由于铯基钙钛矿在前驱体溶液中的溶解度较低，因此上述铯基钙钛矿会优先析出作为成核位点，诱导后续钙钛矿材料的生长。

技术特征：

1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池包括：

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电池功能层包括：

3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层中掺杂有所述成核剂，以使所述第一介孔的孔壁处具有所述成核剂。

4.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述基板上形成电池功能层，包括：

6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述致密层上制备添加有成核剂的电子传输层，包括：

7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，先采用稀释剂对所述电子传输层的浆料进行稀释，再向其中加入所述成核剂并分散均匀；其中，所述稀释剂为松油醇、乙醇，去离子水中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，将所述混合浆料印刷至所述致密层上，得到添加有成核剂的电子传输层，包括：

9.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，向烧结后的电子传输层上添加成核剂包括：

10.根据权利要求9所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为n，n-二甲基甲酰胺、n-甲基甲酰胺，乙醇，异丙醇中的一种或多种。

技术总结
本发明提供一种钙钛矿太阳能电池及制备方法。钙钛矿太阳能电池包括：基板；电池功能层，设置于所述基板上，所述电池功能层具有介孔；钙钛矿层，填充于所述电池功能层的介孔内；其中，至少部分所述基板对应所述介孔的表面和/或至少部分所述介孔的孔壁处具有成核剂，所述成核剂为CsPbBr<subgt;3</subgt;、CsPbCl<subgt;3</subgt;、CsPbI<subgt;3</subgt;、CsBr、CsI、CsCl、CsCO<subgt;3</subgt;，CsCH<subgt;3</subgt;COO，C<subgt;5</subgt;H<subgt;7</subgt;O<subgt;2</subgt;Cs中的一种或多种。本发明的方案中，钙钛矿溶液渗透至所述添加成核剂的介孔层时，所述成核剂诱导成核，得到填充致密的介孔层，从而增强所述添加成核剂的介孔层的吸光能力，提升器件性能。

技术研发人员：陈夏岩,盛余松,蒋友宇
受保护的技术使用者：武汉万度光能研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14