钙钛矿太阳电池PN结及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种钙钛矿太阳电池PN结及其制备方法，方法包括：将BX

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿太阳电池PN结及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钙钛矿太阳电池的
，尤其涉及一种钙钛矿太阳电池PN结及其制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳电池是目前发展最为迅速的一类新型太阳电池，实验室最高效率已达到25.5％，与商用化的晶硅太阳相当。钙钛矿太阳电池的传统结构是制备将钙钛矿的本征层夹在其它材料制备出的电子传输层和空穴传输层之间。如果能够将原来的钙钛矿本征层，变为钙钛矿的PN结，更利于光生载流子的输运，进而提高太阳电池的转换效率。
[0003]研究表明，钙钛矿材料在不同的制备条件下，可以改变其导电极性，由P型变为N型，或者反之。例如PbI2过量时，为N型；MAI过量时，为P型。也有研究表明，退火温度提高时，钙钛矿材料的导电性则由P型变为N型。
[0004]已有研究小组通过蒸发的方式来改变MAI和PbI2的比例，进而获得钙钛矿的PN结。然而蒸发的方式较为复杂，需要昂贵的设备以及高真空条件。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]针对于现有的技术问题，本专利技术提供一种钙钛矿太阳电池PN结及其制备方法，用于至少部分解决以上技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]本专利技术提供一种PN结的制备方法，包括：将BX
n
溶液旋涂在电子传输层上，进行第一退火处理，得到BX
n
薄膜；在BX
n
薄膜上滴加第一AX的醇溶液，进行第二退火处理，得到N型ABX
n1
钙钛矿薄膜；在N型ABX
n1
钙钛矿薄膜上旋涂异丙醇，再滴加第二AX的醇溶液，进行第三退火处理，得到P型ABX
n2
钙钛矿薄膜。
[0009]可选地，在BX
n
薄膜上滴加第一AX的醇溶液满足条件：滴加第一AX的醇溶液之后，在BX
n
薄膜上形成第一BX
n
残余，第一AX的醇溶液变为第三AX的醇溶液，第三AX的醇溶液的含量小于第一BX
n
残余的含量；滴加第二AX的醇溶液满足条件：旋涂异丙醇后，N型ABX
n1
钙钛矿薄膜表面残留的第二BX
n
残余的含量小于第二AX的醇溶液的含量。
[0010]可选地，异丙醇用于腐蚀N型ABX
n1
钙钛矿薄膜，旋涂异丙醇包括：旋涂异丙醇使得被腐蚀掉的N型ABX
n1
钙钛矿薄膜的厚度小于10nm。
[0011]可选地，BX
n
包括PbI2，PbCl2，PbBr2中的一种或几种的混合物。
[0012]可选地，AX为有机卤化物，包括MAI，MACl，MABr，FAI，FACl，FABr，CsI，CsCl，CsBr中的一种或几种的混合物。
[0013]可选地，第一退火处理，第二退火处理和第三退火处理中，退火的温度范围为90-150℃，退火的时间范围为小于1小时。
[0014]可选地，第一AX的醇溶液和第二AX的醇溶液中的醇为任意一种醇类化合物或任意
几种醇类化合物的混合物。
[0015]可选地，醇类化合物包括甲醇、乙醇和异丙醇。
[0016]本专利技术另外提供一种基于上述制备方法的PN结，包括：由N型ABX
n1
钙钛矿薄膜和P型ABX
n2
钙钛矿薄膜共同构成的薄膜，其中，PN结，包括CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3、FA
x
MA
1-x
PbI
z
Cl
y
Br
1-y-z
、MAPbCl3、MAPbBr3或MAPbI3中的一种薄膜或几种构成的混合薄膜，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。
[0017]本专利技术另外提供一种钙钛矿太阳电池，包括上述PN结。
[0018](三)有益效果
[0019]本专利技术提供一种钙钛矿太阳电池PN结及其制备方法，采用了一种廉价的溶液法来制备钙钛矿太阳电池的PN结，相对于现有的蒸发法，可以方便快捷的制备PN结，原料来源广，工艺条件要求低，可重复性强，普适性高，便于工业生产。
[0020]通过改变BX
n
和AX的相对含量，可以制备出厚度可控，高质量的PN结。
附图说明
[0021]图1示意性示出了本专利技术实施例的一种PN结的制备方法；
[0022]图2示意性示出了本专利技术实施例的一种钙钛矿太阳电池PN结的能带图。
[0023]【附图标记说明】
[0024]1-FTO薄膜
[0025]2-TiO2电子传输层
[0026]3-N型ABX
n1
钙钛矿
[0027]4-P型ABX
n2
钙钛矿
[0028]5-Spiro空穴传输层
[0029]6-C电极
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0031]图1示意性示出了本专利技术实施例的一种PN结的制备方法。如图1所示，方法包括：
[0032]S101，将BX
n
溶液旋涂在电子传输层上，进行第一退火处理，得到BX
n
薄膜。
[0033]根据本专利技术实施例，BX
n
例如包括PbI2，PbCl2，PbBr2中的一种或几种的混合物。第一退火处理中，退火的温度范围可以为90-150℃，退火的时间范围可以为小于1小时。
[0034]图2示意性示出了本专利技术实施例的一种钙钛矿太阳电池PN结的能带图。
[0035]如图2所示，本专利技术实施例例如以带有FTO薄膜1的玻璃为基底，旋涂一层紧密TiO2薄膜，进行退火；再旋涂一层多孔TiO2薄膜，进行退火，制备出TiO2电子传输层2。之后，将含有DMF和DMSO的PbI2溶液旋涂沉积在TiO2层上，进行退火实验，例如在空气中90℃退火30分钟，得到PbI2薄膜。
[0036]S102，在BX
n
薄膜上滴加第一AX的醇溶液，进行第二退火处理，得到N型ABX
n1
钙钛矿3薄膜。
[0037]根据本专利技术实施例，AX可以为有机卤化物，例如包括MAI，MACl，MABr，FAI，FACl，
FABr，CsI，CsCl，CsBr中的一种或几种的混合物。第二退火处理中，退火的温度范围为90-150℃，退火的时间范围为小于1小时。第一AX的醇溶液中的醇为任意一种醇类化合物或任意几种醇类化合物的混合物。醇类化合物例如包括甲醇、乙醇和异丙醇。
[0038]在BX
n
薄膜上滴加第一AX的醇溶液满足条件：滴加第一AX的醇溶液之后，在BX
n
薄膜上形成第一BX
n
残余，第一AX的醇溶液变为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PN结的制备方法，其特征在于，包括：将BX
n
溶液旋涂在电子传输层上，进行第一退火处理，得到BX
n
薄膜；在所述BX
n
薄膜上滴加第一AX的醇溶液，进行第二退火处理，得到N型ABX
n1
钙钛矿薄膜；在所述N型ABX
n1
钙钛矿薄膜上旋涂异丙醇，再滴加第二AX的醇溶液，进行第三退火处理，得到P型ABX
n2
钙钛矿薄膜。2.根据权利要求1所述的PN结的制备方法，其特征在于，在所述BX
n
薄膜上滴加所述第一AX的醇溶液满足条件：滴加所述第一AX的醇溶液之后，在所述BX
n
薄膜上形成第一BX
n
残余，所述第一AX的醇溶液变为第三AX的醇溶液，所述第三AX的醇溶液的含量小于所述第一BX
n
残余的含量；所述滴加第二AX的醇溶液满足条件：旋涂所述异丙醇后，所述N型ABX
n1
钙钛矿薄膜表面残留的第二BX
n
残余的含量小于所述第二AX的醇溶液的含量。3.根据权利要求1所述的PN结的制备方法，其特征在于，所述异丙醇用于腐蚀所述N型ABX
n1
钙钛矿薄膜，所述旋涂异丙醇包括：旋涂异丙醇使得被腐蚀掉的所述N型ABX
n1
钙钛矿薄膜的厚度小于10nm。4.根据权利要求1所述的PN结的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿波斯，左玉华，郑军，刘智，成步文，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：