钙钛矿薄膜及太阳能电池的制作方法技术

本申请公开了一种钙钛矿薄膜的制作方法，包括步骤：s1、在第一基底上形成第一膜层，所述第一膜层的材质选自卤化铅、卤化锡中的一种或多种的混合物；s2、在第二基底上形成第二膜层，所述第二膜层的材质选自甲胺卤、乙胺卤、甲脒卤的一种或多种的混合物；s3、将第一膜层和第二膜层相向贴合，加热后获得钙钛矿薄膜。本申请还公开了一种太阳能电池的制作方法。本发明专利技术采用双层热扩散技术，利用甲胺卤、乙胺卤、或甲脒卤在热的作用下向卤化铅或卤化锡中扩散，生成钙钛矿的原理，制备高质量的钙钛矿膜层，得到的膜层表面光滑，孔隙少，致密度高。另外，本发明专利技术提高了反应速率，降低了反应时间，提高了生产速率。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于太阳能电池领域，特别是涉及一种简单、方便、快捷的制备高质量钙钛 矿薄膜的方法，可用于大规模生产钙钛矿型太阳能电池。
技术介绍
太阳能作为取之不尽、用之不竭的可再生的绿色能源，成为各国科学界研究的热 点。其中，将太阳能转换成电能的太阳能电池成为当今世界上最热门的研究课题之一。钙 钛矿型太阳能电池是最近几年出现的极具前景的新型太阳能电池。2009年，Miyasaka等人 用介孔二氧化钛（Ti02)作为光阳极，以钙钛矿（CH3NH3PbX3，X=I，Br)作为光吸收层，制备 了太阳能电池，效率达到3. 81 %，但是当时使用的是是液态电解质，钙钛矿在液态电解质中 存活的时间很短。2012年，M.Glitzel等人2, 2'，7, 7' -四-9, 9'-螺二芴（Spiro-OMeTAD)替代原来的液态电解质，制备的钙钛矿型太阳能电池的 效率达到9. 7%。最近，钙钛矿型太阳能电池的效率突破了 15%，很有商业化生产的前景。目前制备钙钛矿层的方法有旋涂法、两步法和共蒸镀法。旋涂法是直接将制备钙 钛矿所需的两种材料混合后旋涂在基底上，经过热干燥后制备钙钛矿膜层，但是这种方法 制备的钙钛矿膜层会有很多的孔洞，钙钛矿膜层的质量不高，从而导致制备的钙钛矿电池 的效率不高。两步法是将碘化铅先涂布在基底上，然后将基底浸没在含有甲胺碘的溶液中， 从而制备钙钛矿膜层，这种方法不适合制备平面异质结型太阳能电池，多是用在介孔光电 极上。共蒸镀的方法是将碘化铅和甲碘铵置于蒸镀舱中，同时蒸镀。虽然可以制备高质量 的钙钛矿膜层，但是蒸镀需要高真空和高温度，这样需要消耗很多的能量，不利于大规模商 业化的生产。最近有人分两步旋涂的方法制备钙钛矿太阳能电池，先旋涂一层碘化铅，在碘 化铅层上再旋涂一层甲胺碘，加热反应得到钙钛矿膜层，这种方法在制备过程中需要将碘 化铅和甲胺碘的量控制成1 :1，同时由于两个物质之间反应非常快，整个反应的制备过程 很难控制。而且，该方法还要求碘化铅和甲胺碘的溶剂为正交溶剂，这就限制了这种方法的 广泛应用。因此一种简单、快捷的制备高质量的钙钛矿膜层对于大规模生产钙钛矿型太阳 能电池是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以克服现有技 术中的不足。 为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案： 本申请实施例公开了一种钙钛矿薄膜的制作方法，包括步骤：si、在第一基底上形成第一膜层，所述第一膜层的材质选自卤化铅、卤化锡中的一 种或多种的混合物；S2、在第二基底上形成第二膜层，所述第二膜层的材质选自甲胺卤、乙胺卤、或甲 脒卤中的一种或多种的混合物； S3、将第一膜层和第二膜层相向贴合，加热后获得钙钛矿薄膜。 优选的，在上述的钙钛矿薄膜的制作方法中，卤化铅包括碘化铅、氯化铅、氟化铅 和溴化铅，卤化锡包括碘化锡、氯化锡、氟化锡和溴化锡，第一膜层的材质选自碘化铅、氯化 铅、氟化铅、溴化铅、碘化锡、氯化锡、氟化锡和溴化锡中的一种或多种的混合物。 优选的，在上述的钙钛矿薄膜的制作方法中，甲胺卤（CH3NH3X(X=F，Cl，Br或I)) 包括甲胺碘、甲胺氯、甲胺氟和甲胺溴；乙胺卤（CH3CH2NH3X(X=F，Cl，Br或I))包括乙胺 碘、乙胺氯、乙胺氟和乙胺溴；甲脒卤（CH(NH2)2X，X=F，Cl，Br或I)包括甲脒碘、甲脒氟、 甲脒氯和甲脒溴，第二膜层的材质选自甲胺碘、甲胺氯、甲胺氟、甲胺溴、乙胺碘、乙胺氯、乙 胺氟、乙胺溴、甲脒碘、甲脒氟、甲脒氯和甲脒溴中的一种或多种的混合物。 优选的，在上述的钙钛矿薄膜的制作方法中，所述第一基底和第二基底的材质选 自玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚铵。 优选的，在上述的钙钛矿薄膜的制作方法中，所述步骤S3中，加热的温度为 lKTC~16(TC〇 相应地，本申请实施例还公开了一种太阳能电池的制作方法，包括步骤：1)、在第一基底上依次制作第一电极层和第一导电层； 2)、在第一导电层形成第一膜层，所述第一膜层的材质选自卤化铅、卤化锡中的一 种或多种的混合物； 3)、在第二基底上形成第二膜层，所述第二膜层的材质选自甲胺卤、乙胺卤、或甲 脒卤中的一种或多种的混合物； 4)、将第一膜层和第二膜层相向贴合，并进行加热，形成钙钛矿薄膜； 5)、移除第二基底，在钙钛矿薄膜上制作第二导电层； 6)、在第二导电层上制作第二电极层。 优选的，在上述的阳能电池的制作方法中，卤化铅包括碘化铅、氯化铅、氟化铅和 溴化铅，卤化锡包括碘化锡、氯化锡、氟化锡和溴化锡，第一膜层的材质选自碘化铅、氯化 铅、氟化铅、溴化铅、碘化锡、氯化锡、氟化锡和溴化锡中的一种或多种的混合物。 优选的，在上述的阳能电池的制作方法中，甲胺卤（CH3NH3X(X=F，Cl，Br或I))包 括甲胺碘、甲胺氯、甲胺氟和甲胺溴；乙胺卤（CH3CH2NH3X(X=F，Cl，Br或I))包括乙胺碘、 乙胺氯、乙胺氟和乙胺溴；甲脒卤（CH(NH2)2X，X=F，Cl，Br或I)包括甲脒碘、甲脒氟、甲 脒氯和甲脒溴，第二膜层的材质选自甲胺碘、甲胺氯、甲胺氟、甲胺溴、乙胺碘、乙胺氯、乙胺 氟、乙胺溴、甲脒碘、甲脒氟、甲脒氯和甲脒溴中的一种或多种的混合物。 优选的，在上述的太阳能电池的制作方法中，所述第一基底和第二基底的材质选 自玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚铵。 优选的，在上述的太阳能电池的制作方法中，所述步骤2)中，所述第一膜层采用 的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或Y-丁内酯。 优选的，在上述的太阳能电池的制作方法中，所述溶剂中还含有1，8_二碘辛烷。 优选的，在上述的太阳能电池的制作方法中，所述步骤4)中加热的温度为 lKTC~16(TC〇 优选的，在上述的太阳能电池的制作方法中，所述步骤3)中，所述铵铵第二膜层 采用的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或异丙醇。 相应地，本申请实施例还公开了一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括步 骤： (1)在玻璃上镀上一层ΙΤ0,通过刻蚀，得到6块ΙΤ0区域，用洗涤剂、乙醇、丙酮和 异丙醇分别超声清洗ΙΤ0玻璃片； (2)在ΙΤ0玻璃片上旋涂一层35nm厚的PED0T:PSS，退火后旋涂一层碘化铅，碘化 铅选用230mg/ml的浓度，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，然后在KKTC下干燥15分钟； (3)选取清洗干净的玻璃片，在上面旋涂一层甲胺碘，甲胺碘溶在N，N_二甲基甲 酰胺中，浓度为l〇〇mg/ml; (4)将旋涂有甲胺碘的玻璃片盖在有碘化铅的基底上，在135°C下反应30分钟，移 除有甲胺碘的玻璃片，得到钙钛矿膜层； (5)在钙钛矿膜层上旋涂一层PC61BM，PC61BM浓度为20mg/ml，溶剂是氯苯，并蒸 锻一层l〇〇nm厚的A1电极。[003当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钙钛矿薄膜的制作方法，其特征在于，包括步骤：s1、在第一基底上形成第一膜层，所述第一膜层的材质选自卤化铅、卤化锡中的一种或多种的混合物； s2、在第二基底上形成第二膜层，所述第二膜层的材质选自甲胺卤、乙胺卤、或甲脒卤中的一种或多种的混合物；s3、将第一膜层和第二膜层相向贴合，加热后获得钙钛矿薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立桅，陈雷，唐峰，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32