本发明专利技术涉及一种前驱体溶液，用于制备ASnX3钙钛矿材料，该前驱体溶液包括有机溶剂以及溶解于有机溶剂的A的卤化物、卤化亚锡及添加剂，该添加剂包括氟化亚锡。本发明专利技术还涉及一种ASnX3钙钛矿材料的制备方法，包括：提供太阳能电池的基板；制备所述的前驱体溶液；将该前驱体溶液附加在该基板上形成溶液薄膜；以及去除有机溶剂，得到ASnX3钙钛矿材料薄膜。本发明专利技术还涉及一种太阳能电池的制备方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钙钛矿型太阳能电池领域，涉及一种用于制备全固态太阳能电池钙钛矿材料的前驱体溶液、钙钛矿材料的制备方法及太阳能电池的制备方法，特别是涉及用于制备ASnX3钙钛矿材料的前驱体溶液、钙钛矿材料的制备方法及太阳能电池的制备方法。
技术介绍
太阳能电池可以把光能直接转化为电能，太阳能电池的开发是利用太阳能最有效的途径之一。太阳能电池体积小，移动方便，使用起来不受地域的限制。我们既可以把太阳能电池做成大规模的发电站，实现并网发电，又可以很方便地用较少的电池组件地给偏远地区用户提供生活电能，或者给移动通讯设备提供电力保障。目前，在市场上占据主导地位的太阳能电池主要是单晶硅和多晶硅太阳能电池，这两种电池的生产技术比较成熟，电池的光电转换效率较高，稳定性好(使用寿命都在15年以上)。但是，硅系太阳能电池对原材料要求苛刻，纯度一般要在99.9999％以上，而且制作工艺复杂，成本高居不下，发电成本较高，无法实现超大规模实用化。针对现阶段硅系太阳能电池的成本问题，从上世纪九十年代开始，一种新型的有机-无机复合的太阳能电池——染料敏化太阳能电池以其成本低廉，制备简便的特点引起了人们的广泛关注。它也被认为是一种很有前途的利用太阳能的技术。1991年，瑞士洛桑高等工业学院的教授的科研小组将多孔TiO2膜应用到这种电池中，使这种电池的光电转换效率有了很大的提高，取得了突破性的进展(US5350644A)。目前单结结构和叠层结构的染料敏化太阳能电池分别得到了11.18％和15.09％的光电转换效率(Progress In Photovoltaics:Research And Applications,2006.V.14.429-442及Applied Physics Letters,2006.V.88.203103-1-3)。钙钛矿型有机-无机复合物CH3NH3PbI3及其衍生物，具有高的摩尔吸光系数和较宽的光谱吸收范围，被用于替代染料敏化太阳能电池中的传统染料。ASnX3作为新型无机非铅钙钛矿材料，具有良好的吸光和电学特性，但是该类材料稳定性较差并且需要依托于多孔器件结构限制材料结晶。而常见的全多孔薄膜器件如碳电极结构的器件，基本结构为TiO2/Al2O3/C/钙钛矿，钙钛矿是全部贯穿于TiO2/Al2O3/C多孔结构中(Nanoscale,2016,8,6379-6385)，存在电荷反向复合和漏电流的问题，电子注入效率较低，且器件的稳定性较差。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的前驱体溶液和钙钛矿材料的制备方法，以及太阳能电池的制备方法。一种前驱体溶液，用于制备ASnX3钙钛矿材料，该前驱体溶液包括有机溶剂以及溶解于有机溶剂的A的卤化物、卤化亚锡及添加剂，该添加剂包括氟化亚锡。一种ASnX3钙钛矿材料的制备方法，包括：提供太阳能电池的基板；制备所述的前驱体溶液；将该前驱体溶液附加在该基板上形成溶液薄膜；以及去除有机溶剂，得到ASnX3钙钛矿材料薄膜。一种太阳能电池的制备方法，包括：提供太阳能电池的基板，该基板包括第一电极板，以及依次层叠设置在该第一电极板上的所述第一多孔支架层、第二多孔支架层及多孔导电碳层；制备所述前驱体溶液；将该前驱体溶液附加在所述基板上，使前驱体溶液渗透至该第一多孔支架层、第二多孔支架层及多孔导电碳层内部；去除该光阳极板上的前驱体溶液中的有机溶剂，得到吸光材料；以及在该多孔导电碳层上设置所述第二电极板。与现有技术相比较，本专利技术提供了新型前驱体溶液，用于制备ASnX3钙钛矿材料，用于全多孔器件中，可以防止电荷反向复合和漏电流，增加电子注入效率，增强器件的稳定性。并且，该ASnX3钙钛矿材料制备方法及太阳能电池的制备方法操作简便，容易控制。附图说明图1为本专利技术实施例提供的ASnX3钙钛矿材料的制备方法的流程图。图2为本专利技术实施例提供的太阳能电池结构图。图3为实施例1、实施例2、实施例3及对比例的太阳能电池的J-V曲线。主要元件符号说明太阳能电池 100第一电极板 110第二电极板 120第一多孔支架层 130第二多孔支架层 140多孔导电碳层 150吸光材料 160电子传输层 170如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式本专利技术实施例提供一种前驱体溶液，用于制备ASnX3钙钛矿材料，该前驱体溶液包括有机溶剂以及溶解于有机溶剂的A的卤化物、卤化亚锡及添加剂。该前驱体溶液是通过将A的卤化物、卤化亚锡及添加剂溶解于有机溶剂中得到。该添加剂至少包括氟化亚锡(SnF2)。本申请所提到的“钙钛矿”指钙钛矿结构，而非特指某种钙钛矿材料，如CaTiO3。该ASnX3钙钛矿材料中，A选自碱金属元素(如Cs)、MA(甲胺基团、methylammonium)、FA(甲脒基团、Formamidinium)及长链脂肪胺基基团中的一种或多种，X选自卤族元素中的一种或多种。X优选为F、Cl、Br及I中的至少一种。在优选的实施例中，该ASnX3钙钛矿材料可由化学式CsxMAyFAzSnIaBrbClc表示，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且x+y+z＝1；0≤a≤3，0≤b≤3，0≤c≤3，且a+b+c＝3。该ASnX3钙钛矿材料具体可以列举但不限于CsSnI3、CsSnI(3-x)Fx、CsSnBr3、CsSnI(3-x)Brx、及CsSnI(3-x)Brx。该前驱体材料中A的卤化物可列举但不限于氯化铯(CsCl)、溴化铯(CsBr)、碘化铯(CsI)、甲胺碘(MAI)、甲胺氯(MACl)、甲胺溴(MABr)、甲脒碘(FAI)、甲脒氯(FACl)及甲脒溴(FABr)中的一种或多种。卤化亚锡可选自氯化亚锡(SnCl2)、溴化亚锡(SnBr2)及碘化亚锡(SnI2)中的一种或多种。该A的卤化物、卤化亚锡及添加剂溶解于该有机溶剂中，该有机溶剂可列举但不限于二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、γ-丁内酯中的至少一种。在优选的实施例中，该前驱体溶液中含有DMSO，质量比为10～100％。该有机溶剂溶解该A的卤化物、卤化亚锡及添加剂可能需要加热，加热温度可以为80～200℃。前驱体溶液的浓度为0.1～1.5mol/L，其中A的卤化物和卤化亚锡的摩尔比为1:1。该添加剂SnF2在该前驱体溶液的浓度范围优选为0.01～1mol/L。在优选的实施例中，该添加剂进一步包括次亚磷酸水溶液(HPA)及亚硫酸(H2SO3)中的至少一种。该有机溶剂中添加0.01～1mol/L的SnF2的基础上，可进一步添加0.01～10μL/mL的HPA或者H2SO3中的至少一种。由于卤化亚锡具有氧化性，加入具有酸性和还原性的添加剂可以减少产物ASnX3钙钛矿材料的缺陷，提高太阳能电池性能。该ASnX3钙钛矿材料可由单一的ASnX3相组成，也可为多相材料，例如包含ASnX3与SnX2两相。请参阅图1，本专利技术实施例还提供一种ASnX3钙钛矿材料的制备方法，包括：S1，提供太阳能电池的基板；S2，制备所述前驱体溶液；S3，将该前驱体溶液附加在该基板本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种前驱体溶液，用于制备ASnX3钙钛矿材料，该前驱体溶液包括有机溶剂以及溶解于有机溶剂的A的卤化物及卤化亚锡，其特征在于，该前驱体溶液进一步包括添加剂，该添加剂包括氟化亚锡。
【技术特征摘要】
1.一种前驱体溶液，用于制备ASnX3钙钛矿材料，该前驱体溶液包括有机溶剂以及溶解于有机溶剂的A的卤化物及卤化亚锡，其特征在于，该前驱体溶液进一步包括添加剂，该添加剂包括氟化亚锡。2.如权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于，该ASnX3钙钛矿材料中，A选自碱金属元素、甲胺基团、甲脒基团及长链脂肪胺基基团中的一种或多种，X选自卤族元素中的一种或多种。3.如权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于，该前驱体材料中A的卤化物选自氯化铯、溴化铯、碘化铯、甲胺碘、甲胺氯、甲胺溴、甲脒碘、甲脒氯及甲脒溴中的一种或多种。4.如权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于，该卤化亚锡选自氯化亚锡、溴化亚锡及碘化亚锡中的一种或多种。5.如权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于，该有机溶剂选自二甲基亚砜、二甲基甲酰胺及γ-丁内酯中的至少一种。6.如权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于，该氟化亚锡在该前驱体溶液的浓度范围为0.01～1mol/L。7.如权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于，该添加剂进一步包括次亚磷酸及亚硫酸中的至少一种。8.如权利要求7所述的前驱体溶液，其特征在于，该次亚磷酸及亚硫酸中的至少一种在该前驱体溶液的浓度范围为0.01～10μL/mL。9.如权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于，该ASnX3钙钛矿材料由化学式...
【专利技术属性】
技术研发人员：王立铎，李闻哲，李江伟，吴骅，黄昌华，
申请(专利权)人：清华大学，深圳金信诺高新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。