钝化层材料及制备方法、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，特别涉及一种钝化层材料及制备方法、钙钛矿太阳能电池及制备方法。

背景技术：

1、钙钛矿型太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。钙钛矿太阳能电池包括基板，基板上依次有导电玻璃层、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、修饰层以及背电极，在制备钙钛矿层的过程中使用的是传统溶液工艺，导致钙钛矿层表面存在一些缺陷，形成了大量的载流子复合中心，从而影响电荷的传输和器件的稳定性，最终导致器件性能的下降。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种钝化层材料及制备方法、钙钛矿太阳能电池及制备方法，能够减少钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿层的表面缺陷，改善钙钛矿薄膜的形貌，从而提高器件性能。

2、为实现上述目的，本发明提出一种钝化层材料，包括式(a)的化合物：

3、

4、其中，r1和r2分别为碳原子数为1～6的烷基。

5、本发明提供一种钙钛矿太阳能电池，包括钙钛矿层和设置在所述钙钛矿层表面的钝化层，

6、所述钝化层的材质包括所述的钝化层材料。

7、可选地，所述钝化层的厚度为0.3-4nm。

8、可选地，还包括：

9、基板；

10、第一电荷传输层，设置于基板与所述钙钛矿层之间；

11、第二电荷传输层，设置于所述钝化层的另一表面；以及，

12、背电极层，设置于所述第二电荷传输层的表面。

13、可选地，所述第一电荷传输层为空穴传输层，所述第二电荷传输层为电子传输层。

14、可选地，制备所述钙钛矿层的材料包括：

15、钙钛矿材料，包括csi、fai、mai、mabr、macl、pbi2和pbbr2，以及，

16、混合溶剂：包括dmf和dmso，所述dmf和dmso的体积比为(8-9)：(2-3)。

17、可选地，还包括空穴传输层，所述空穴传输层设于所述钙钛矿层远离所述钝化层的一侧；

18、制备所述空穴传输层的材料包括2pacz、4pacz、meo-2pacz、meo-4pacz、me-4pacz、4padcb或dmacpa。

19、可选地，所述电子传输层的厚度为20～40nm；和/或，

20、所述电子传输层材料包括pcbm，c60或sno2。

21、可选地，还包括修饰层bcp，设于所述钝化层远离所述钙钛矿层的一侧；

22、所述修饰层bcp的厚度为5～10nm。

23、可选地，所述背电极的材料包括金、银或铜中的至少一种；和/或，所述背电极的厚度为80～120nm。

24、本发明提供一种钝化层的制备方法，包括以下步骤：

25、s10、获取如权利要求1所述的钝化层材料，将所述钝化层材料和溶剂混合，获得混合溶液；

26、s20、将所述混合溶液采用涂覆制备，获得湿膜；

27、s30、对所述湿膜加热、退火，获得钝化层。

28、可选地，在步骤s10中，溶剂为异丙醇；和/或，

29、在步骤s10中，在所述混合溶液中，所述纯化层材料的浓度为0.5-5mg/ml；和/或，

30、在步骤s20中，转速旋涂的转速为4500-5500rmp/s，时间为30-35s。

31、可选地，在步骤s30中，

32、所述湿膜的加热温度为90-100℃；和/或，

33、所述退火条件为100℃退火8-12min。

34、本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

35、s100、在基板上依次制备空穴传输层，钙钛矿层；

36、s200、将如权利要求1所述钝化层材料涂覆在所述钙钛矿层上，获得钝化层；

37、s300、在所述钝化层上依次制备电子传输层、修饰层bcp、背电极，获得钙钛矿太阳能电池。

38、本发明提供的技术方案中，提供了一种钝化层材料，式(a)的化合物：

39、

40、其中，r1和r2分别为碳原子数为1～6的烷基，钝化剂的使用影响了钙钛矿层的表面电学性质和化学稳定性，而且-cf3可以与钙钛矿薄膜中的fa+中的氨基基团形成氢键，减少a位空位的产生，大幅度减少了钙钛矿层的界面缺陷，改善了钙钛矿层形貌，并且提高了界面的表面疏水性，从而达到了提升光电转化效率并且提高器件稳定性的目的。

技术特征：

1.一种钝化层材料，其特征在于，包括式(a)的化合物：

2.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括钙钛矿层和设置在所述钙钛矿层表面的钝化层，

3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钝化层的厚度为0.3-4nm。

4.根据权利要求2或3所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括基板；

5.根据权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一电荷传输层为空穴传输层，所述第二电荷传输层为电子传输层。

6.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，制备所述钙钛矿层的材料包括：

7.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括空穴传输层，所述空穴传输层设于所述钙钛矿层远离所述钝化层的一侧；

8.如权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的厚度为20～40nm；和/或，

9.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括修饰层bcp，设于所述钝化层远离所述钙钛矿层的一侧；

10.如权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述背电极的材料包括金、银或铜中的至少一种；和/或，

11.一种钝化层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

12.如权利要求11所述的钝化层的制备方法，其特征在于，在步骤s10中，溶剂为异丙醇；和/或，

13.如权利要求12所述的钝化层的制备方法，其特征在于，在步骤s30中，

14.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种钝化层材料及制备方法、钙钛矿太阳能电池及制备方法，其中，钝化层材料包括式(a)的化合物：其中，R1和R2分别为碳原子数为1～6的烷基，大幅度减少了钙钛矿层的界面缺陷，改善了钙钛矿层形貌，并且提高了界面的表面疏水性，从而达到了提升光电转化效率并且提高器件稳定性的目的。

技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：旗滨新能源发展（深圳）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17