钙钛矿电池及其制备方法和光伏电池组件与流程

本申请涉及钙钛矿电池，特别是涉及一种钙钛矿电池及其制备方法和光伏电池组件。

背景技术：

1、太阳能作为一种可再生能源，具有分布广泛、绿色环保等优点，在众多新能源中脱颖而出。钙钛矿太阳能电池可以将清洁、无污染的太阳能直接转化为可使用的电能，该转化过程中的能量损失最少，吸引了众多学者的研发热情。第三代钙钛矿太阳能电池具有高转换效率、低成本以及简单的制造工艺等优点，成为了新一代太阳能电池中最有希望和最具竞争的一类。

2、然而，钙钛矿太阳能电池对水分、氧气及热压的抵抗能力较低，易发生分解，这也成为阻碍其商业化发展的最大阻力。在这种情况下研究人员开发了一系列的措施，以提高其稳定性，主要措施包括钙钛矿组分调控工程、封装工程、界面修饰工程等。其中，界面修饰工程因其特有作用，如钝化界面、优化能级、普适性强等优点，可以显著提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和效率。但是在界面修饰工程中，由于修饰材料本身的不稳定性以及修饰材料与钙钛矿光吸收层之间的恶性反应，会损害钙钛矿太阳能电池的长久稳定性和光电转换效率。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种能够提升钙钛矿电池稳定性和光电转换效率的钙钛矿电池及其制备方法和光伏电池组件。

2、第一方面，本申请提供一种钙钛矿电池，包括钙钛矿光吸收层和界面修饰层；所述界面修饰层位于所述钙钛矿光吸收层的表面；所述界面修饰层的材料为有机酸盐，所述有机酸盐包括甲脒离子和含有羰基的有机酸根离子。

3、在一些实施方式中，所述有机酸盐包括甲酸甲脒、乙酸甲脒及丙酸甲脒中的一种或多种。

4、在一些实施方式中，所述界面修饰层的厚度为1nm~10nm；

5、和/或，所述钙钛矿光吸收层的材料为abx3型钙钛矿型化合物，其中，a为fa+、ma+及cs+中的一种或多种，b为pb2+和/或sn2+，x为cl-、br-、i-及scn-中的一种或多种；

6、和/或，所述钙钛矿光吸收层的厚度为400nm~600nm。

7、在一些实施方式中，还包括电子传输层和空穴传输层；

8、所述电子传输层位于所述钙钛矿光吸收层背离所述界面修饰层的一侧，所述空穴传输层位于所述界面修饰层背离所述钙钛矿光吸收层的一侧；

9、或，所述空穴传输层位于所述钙钛矿光吸收层背离所述界面修饰层的一侧，所述电子传输层位于所述界面修饰层背离所述钙钛矿光吸收层的一侧。

10、在一些实施方式中，还包括空穴阻挡层；所述空穴传输层位于所述钙钛矿光吸收层背离所述界面修饰层的一侧，所述电子传输层位于所述界面修饰层背离所述钙钛矿光吸收层的一侧，所述空穴阻挡层位于所述电子传输层背离所述界面修饰层的一侧。

11、在一些实施方式中，所述电子传输层的材料包括sno2、tio2、c60或pcbm；

12、和/或，所述空穴传输层的材料包括spiro-ometad、ptaa、sams或niox；

13、和/或，所述空穴阻挡层的材料包括bcp或sno2。

14、在一些实施方式中，所述电子传输层的厚度为10nm~100nm；

15、和/或，所述空穴传输层的厚度为10nm~100nm；

16、和/或，所述空穴阻挡层的厚度为2nm~15nm。

17、在一些实施方式中，还包括第一电极层和第二电极层；

18、所述第一电极层位于所述电子传输层背离所述钙钛矿光吸收层的一侧，所述第二电极层位于所述空穴传输层背离所述界面修饰层的一侧；

19、或，所述第一电极层位于所述空穴传输层背离所述钙钛矿光吸收层的一侧，所述第二电极位于所述电子传输层背离所述界面修饰层的一侧。

20、在一些实施方式中，所述第一电极层的材料包括导电玻璃或导电聚合物薄膜；

21、和/或，所述第二电极层的材料为金属。

22、第二方面，本申请提供一种如第一方面所述的钙钛矿电池的制备方法，包括以下步骤：

23、在所述钙钛矿光吸收层表面形成所述界面修饰层。

24、在一些实施方式中，形成所述界面修饰层的步骤包括：将包括所述有机酸盐的分散液涂覆于所述钙钛矿光吸收层的表面，退火；或者将所述钙钛矿光吸收层浸泡于包括所述有机酸盐的分散液中，退火。

25、在一些实施方式中，所述有机酸盐的浓度为1mg/ml~10mg/ml；

26、和/或，所述分散液的溶剂为醇类溶剂。

27、在一些实施方式中，所述退火的温度为100℃~150℃，时间为5min~30min。

28、在一些实施方式中，所述在所述钙钛矿光吸收层表面形成所述界面修饰层之前，还包括：将所述电子传输层形成于所述第一电极层表面，并将所述钙钛矿光吸收层形成于所电子传输层背离所述第一电极层一侧的步骤；

29、或，将所述空穴传输层形成于所述第一电极层表面，并将所述钙钛矿光吸收层形成于所电子传输层背离所述第一电极层一侧的步骤。

30、在一些实施方式中，所述在所述钙钛矿光吸收层表面形成所述界面修饰层之后，还包括：在所述界面修饰层背离所述钙钛矿光吸收层的一侧依次形成空穴传输层和第二电极层的步骤；

31、或，在所述界面修饰层背离所述钙钛矿光吸收层一侧依次形成电子传输层、空穴阻挡层和第二电极层的步骤。

32、第三方面，本申请提供一种光伏电池组件，包括第一方面所述的钙钛矿电池。

33、本申请提供的钙钛矿电池，在钙钛矿光吸收层表面形成了界面修饰层，从而能够减少钙钛矿光吸收层的表面缺陷，螯合锚定表面缺陷，提升了钙钛矿电池的光电转换效率和长期稳定性。界面修饰层的材料为甲脒离子和含羰基的有机酸根离子组成的有机酸盐，无毒、不含稀有元素且便宜易得。其中，甲脒离子属于钙钛矿光吸收层中所采用的离子组成，未引入其他阳离子，可以防止界面修饰层中的阳离子迁移至钙钛矿光吸收层，从而提升了钙钛矿光吸收层的稳定性；而有机酸根离子中的羰基官能团可以和与钙钛矿光吸收层表面的深能级缺陷（铅空位）进行螯合锚定，有效增强了界面钝化效果，从而赋予了钙钛矿光吸收层更强的湿度耐受能力，显著提升了钙钛矿电池的稳定性和光电转换效率。

技术特征：

1.一种钙钛矿电池，其特征在于，包括钙钛矿光吸收层和界面修饰层；所述界面修饰层位于所述钙钛矿光吸收层的表面；所述界面修饰层的材料为有机酸盐，所述有机酸盐包括甲脒离子和含有羰基的有机酸根离子。

2.如权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述有机酸盐包括甲酸甲脒、乙酸甲脒及丙酸甲脒中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述界面修饰层的厚度为1nm~10nm；

4.如权利要求1~3任一项所述的钙钛矿电池，其特征在于，还包括电子传输层和空穴传输层；

5.如权利要求4所述的钙钛矿电池，其特征在于，还包括空穴阻挡层；所述空穴传输层位于所述钙钛矿光吸收层背离所述界面修饰层的一侧，所述电子传输层位于所述界面修饰层背离所述钙钛矿光吸收层的一侧，所述空穴阻挡层位于所述电子传输层背离所述界面修饰层的一侧。

6.如权利要求5所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述电子传输层的材料包括sno2、tio2、c60或pcbm；

7.如权利要求5所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述电子传输层的厚度为10nm~100nm；

8.如权利要求4所述的钙钛矿电池，其特征在于，还包括第一电极层和第二电极层；

9.如权利要求8所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第一电极层的材料包括导电玻璃或导电聚合物薄膜；

10.一种如权利要求1~9任一项所述的钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，形成所述界面修饰层的步骤包括：将包括所述有机酸盐的分散液涂覆于所述钙钛矿光吸收层的表面，退火；或者将所述钙钛矿光吸收层浸泡于包括所述有机酸盐的分散液中，退火。

12.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在所述分散液中，所述有机酸盐的浓度为1mg/ml~10mg/ml；

13.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为100℃~150℃，时间为5min~30min。

14.如权利要求10~13任一项所述的制备方法，其特征在于，所述在所述钙钛矿光吸收层表面形成所述界面修饰层之前，还包括：将所述电子传输层形成于所述第一电极层表面，并将所述钙钛矿光吸收层形成于所电子传输层背离所述第一电极层一侧的步骤；

15.如权利要求10~13任一项所述的制备方法，其特征在于，所述在所述钙钛矿光吸收层表面形成所述界面修饰层之后，还包括：在所述界面修饰层背离所述钙钛矿光吸收层的一侧依次形成空穴传输层和第二电极层的步骤；

16.一种光伏电池组件，其特征在于，包括权利要求1~9任一项所述的钙钛矿电池。

技术总结
本申请涉及钙钛矿电池技术领域，特别是涉及一种钙钛矿电池及其制备方法和光伏电池组件。钙钛矿电池包括钙钛矿光吸收层和界面修饰层；界面修饰层位于钙钛矿光吸收层的表面；界面修饰层的材料为有机酸盐，有机酸盐包括甲脒离子和含有羰基的有机酸根离子。本申请提供的钙钛矿电池具有较高的稳定性和光电转换效率。

技术研发人员：宋文龙,赵瑞,卢晨星,张学玲,王凯丰,段晨晖
受保护的技术使用者：天合光能股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27