宽带隙钙钛矿薄膜及其制备方法，钙钛矿太阳能电池与流程

本申请涉及太阳能电池，特别是涉及一种宽带隙钙钛矿薄膜及其制备方法，钙钛矿太阳能电池。

背景技术：

1、近年来，单结钙钛矿太阳能电池一直在不断接近其理论肖克利-奎瑟（s-q）效率极限，自2009年问世以来快速实现了接近26%的最高光电转换效率。为了进一步提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，目前最有潜力的方法是通过宽带隙钙钛矿与晶体硅集成来构建串联叠层太阳能电池，具有1.68ev带隙的钙钛矿薄膜对于实现钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池中钙钛矿和硅子电池之间理想的电流匹配至关重要。

2、然而，目前具有1.68ev的宽带隙钙钛矿太阳能电池依然面临较大的开路电压损失，光电转换效率较低。

技术实现思路

1、基于此，本申请提供一种具有较高开路电压和光电转换效率的宽带隙钙钛矿薄膜及其制备方法，钙钛矿太阳能电池。

2、本申请的第一方面，提供一种宽带隙钙钛矿薄膜，其组成包括钙钛矿材料以及添加剂，所述添加剂包括4-胍基苯甲酸盐酸盐和1,8-辛二胺二氢碘化物。

3、在其中一些实施例中，所述4-胍基苯甲酸盐酸盐和所述1,8-辛二胺二氢碘化物的质量比为(1~3):1。

4、在其中一些实施例中，所述添加剂和所述钙钛矿材料的质量比为1:(1000~1500)。

5、在其中一些实施例中，所述钙钛矿材料为cs0.22fa0.78pb(i1-xbrx)3，其中x为0.15~0.2。

6、本申请的第二方面，提供一种宽带隙钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：

7、将钙钛矿前驱体溶液与添加剂混合，制备钙钛矿溶液；所述添加剂包括4-胍基苯甲酸盐酸盐和1,8-辛二胺二氢碘化物；

8、将所述钙钛矿溶液施加于基材上，加入反溶剂，进行第一退火处理。

9、在其中一些实施例中，第一退火处理的条件包括：温度为90℃~110℃，时间为20min~30min。

10、在其中一些实施例中，所述钙钛矿溶液中的溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺（dmf）、二甲基亚砜(dmso)、二丁基亚砜(dbso)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)和n,n-二甲基丙烯基脲(dmpu)中的一种或多种。

11、在其中一些实施例中，所述反溶剂包括氯苯、苯甲醚、乙酸乙酯和乙醚中的一种或多种。

12、在其中一些实施例中，第一退火处理结束后，还包括表面钝化的步骤：于第一退火处理所得的薄膜表面施加哌嗪氢碘酸盐（pi）溶液，进行第二退火处理。

13、本申请的第三方面，提供一种钙钛矿太阳能电池，包括第一方面所述的宽带隙钙钛矿薄膜或第二方面所述的制备方法制备得到的宽带隙钙钛矿薄膜。

14、上述宽带隙钙钛矿薄膜通过引入4-胍基苯甲酸盐酸盐（gbac）和1,8-辛二胺二氢碘化物（odadi）两种添加剂，其中gbac可以通过氢键桥接中间相调节钙钛矿薄膜的生长动力学，减缓结晶速率，有利于钙钛矿薄膜生长，增大晶粒尺寸，优化薄膜形貌，配合具有较长碳链的odadi分子，能够在薄膜内生长出具有二维/三维混合结构的钙钛矿晶体，减少体内缺陷态密度，增强电荷传输，显著抑制载流子非辐射复合，从而明显提升器件开路电压，进而进一步提高宽带隙钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。具体优点如下所示：

15、（1）改善宽带隙钙钛矿薄膜质量，减少缺陷密度；

16、（2）减少宽带隙钙钛矿薄膜中的非辐射复合；

17、（3）降低开路电压损失，提升器件光电转换效率；

18、（4）提升器件工作稳定性。

技术特征：

1.一种宽带隙钙钛矿薄膜，其特征在于，其组成包括钙钛矿材料以及添加剂，所述添加剂包括4-胍基苯甲酸盐酸盐和1,8-辛二胺二氢碘化物。

2.根据权利要求1所述的宽带隙钙钛矿薄膜，其特征在于，所述4-胍基苯甲酸盐酸盐和所述1,8-辛二胺二氢碘化物的质量比为(1~3):1。

3.根据权利要求1所述的宽带隙钙钛矿薄膜，其特征在于，所述添加剂和所述钙钛矿材料的质量比为1:(1000~1500)。

4.根据权利要求1~3任一项所述的宽带隙钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钙钛矿材料为cs0.22fa0.78pb(i1-xbrx)3，其中x为0.15~0.2。

5.一种宽带隙钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的宽带隙钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，第一退火处理的条件包括：温度为90℃~110℃，时间为20min~30min。

7.根据权利要求5所述的宽带隙钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿溶液中的溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二丁基亚砜、n-甲基吡咯烷酮和n,n-二甲基丙烯基脲中的一种或多种。

8.根据权利要求5所述的宽带隙钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述反溶剂包括氯苯、苯甲醚、乙酸乙酯和乙醚中的一种或多种。

9.根据权利要求5~8任一项所述的宽带隙钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，第一退火处理结束后，还包括表面钝化的步骤：于第一退火处理所得的薄膜表面施加哌嗪氢碘酸盐溶液，进行第二退火处理。

10.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括权利要求1~4任一项所述的宽带隙钙钛矿薄膜或权利要求5~9任一项所述的制备方法制备得到的宽带隙钙钛矿薄膜。

技术总结
本申请涉及一种宽带隙钙钛矿薄膜及其制备方法，钙钛矿太阳能电池。所述宽带隙钙钛矿薄膜的组成包括钙钛矿材料以及添加剂，所述添加剂包括4‑胍基苯甲酸盐酸盐和1,8‑辛二胺二氢碘化物。所述宽带隙钙钛矿薄膜具有较高开路电压和光电转换效率。

技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：深圳现象光伏科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24