一种修饰CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的方法技术

本发明专利技术涉及一种修饰CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的方法，属于太阳能电池领域。本发明专利技术以CsPbI3量子点制备钙钛矿太阳能电池,并采用导电高分子聚合物，如聚吡咯、聚乙炔、聚苯乙炔、聚苯撑乙炔、聚对苯撑、聚噻吩、聚苯胺等进行界面修饰。此方法利用聚合物共轭导电的特点,提高电池内部载流子迁移率，同时降低光生载流子复合率。导电高分子聚合物与CsPbI3量子点协同作用，提高CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池开路电压和短路电流，增强光电转换效果。导电聚合物的修饰也可以钝化CsPbI3量子点表面，减少电子在传输过程中的损失,加强量子点的耦合。此方法可增大电池的吸收光谱范围，提高其稳定性，可明显提高器件质量。可明显提高器件质量。可明显提高器件质量。

【技术实现步骤摘要】
一种修饰CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及导电高分子聚合物作为修饰材料对CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的量子点钙钛矿层进行修饰的方法。

技术介绍

[0002]随着现代工业的发展，人口的增多，能源问题成为需要迫切解决的问题。而我们现在的能源来源还主要是化石燃料，其储量有限，且会带来环境污染。所以，寻找开发利用清洁能源刻不容缓。太阳能作为新能源之一，可源源不断取用，而利用太阳能的有效方法之一就是通过太阳能电池将光能转化为电能。
[0003]目前市场上的太阳能电池主要是由单晶硅组成的器件，但制备高纯硅吸收层需要高温，制备技术复杂且成本高。而钙钛矿太阳能电池相对成本低，且被预测最终达到的效率较高，可实现工业化大规模生产。近年来，钙钛矿太阳能电池发展迅速，其光电转化效率已增长到25.2％，将其产业化指日可待。钙钛矿太阳能电池按钙钛矿层组成主要分为有机、有机-无机杂化、全无机钙钛矿太阳能电池三类。其中，全无机钙钛矿太阳能电池具有高温稳定的特性。铅卤钙钛矿材料因具有优异的光电性能、溶液处理特性而受到广泛关注。立方结构的CsPbI3的带隙为1.73eV，在全无机铅卤钙钛矿电池中最窄，最适合作为光伏器件的材料。而室温下，薄膜状的CsPbI3易转变为斜方晶系结构，这种结构的半导体的带隙为2.82eV，无法吸收太阳光作为光伏器件。所以，保持CsPbI3的立方结构至关重要。
[0004]CsPbI3量子点就可稳定其钙钛矿结构的的立方相。Swarnkar等人第一次合成了α-CsPbI3量子点，其在室温下，可在数月内保持相稳定。他们也制备了太阳能电池，其开路电压为1.23V，效率为10.77％。
[0005]之后，科研工作者开始研究提高CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的方法，也取得了一定进展。然而器件性能仍较低，处于初始发展阶段，效率依然无法达到商业化的要求，还有很大的提升空间。因此，开发提高CsPbI3量子点太阳能电池性能的方法意义重大。

技术实现思路

[0006]为弥补现有方法的不足之处，本专利技术旨在提供一种使用导电高分子聚合物作为修饰材料对CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的量子点钙钛矿层进行修饰的方法，以简单的操作和较低的成本提升钙钛矿太阳能电池的性能。
[0007]本专利技术利用了导电高分子聚合物共轭导电的特点,可提高电池内部载流子的迁移率，同时降低光生载流子的复合率。因此，导电高分子聚合物与CsPbI3量子点协同作用，可提高钙钛矿量子点太阳能电池的开路电压和短路电流，增强光电转换效果。导电聚合物的修饰也可以钝化量子点表面，减少电子在传输过程中的损失，加强量子点的耦合。该修饰方法还可增大电池的吸收光谱范围,提高其稳定性,可明显提高器件质量。
[0008]本专利技术的一种修饰量子点钙钛矿太阳能电池的方法，为使用导电高分子聚合物作为修饰材料对量子点钙钛矿太阳能电池的量子点钙钛矿层进行修饰的方法，具体修饰步骤
如下：
[0009](1)在导电高分子聚合物中加入有机溶剂，加热下搅拌，直至溶解；
[0010](2)将步骤(1)中溶解的导电高分子聚合物，进行过滤，保留滤液待用；
[0011](3)使用步骤(2)中的滤液制备CsPbI3量子点钙钛矿层的导电高分子聚合物修饰层薄膜；
[0012](4)将步骤(3)中制备得到的修饰层薄膜进行加热退火，之后冷却至室温，即得到导电高分子聚合物修饰的CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的量子点钙钛矿层。
[0013]所述导电高分子聚合物包括但不局限于聚吡咯、聚乙炔、聚苯乙炔、聚苯撑乙炔、聚对苯撑、聚噻吩、聚苯胺等。
[0014]步骤(1)中,所述有机溶剂包括但不局限于氯仿、N-N二甲基甲酰胺、聚甲基吡咯烷酮等。
[0015]步骤(1)中，溶解于有机溶剂中的导电高分子聚合物的浓度为1mmol/ml-100mmol/ml。
[0016]步骤(1)中，溶解导电高分子聚合物的温度为30℃-100℃。
[0017]步骤(3)中，制备量子点钙钛矿层的导电高分子聚合物修饰层薄膜的方法为：先使量子点钙钛矿层成膜，再将导电高分子聚合物溶液旋涂在量子点钙钛矿膜层上。
[0018]或者，先使量子点钙钛矿层成膜，再将量子点钙钛矿层浸入导电高分子聚合物溶液中。
[0019]或者，将导电高分子聚合物溶液与量子点钙钛矿溶液混合，再旋涂到基底上。
[0020]量子点钙钛矿膜层上的导电高分子聚合物修饰层的厚度为1nm-100nm；导电高分子聚合物溶液与量子点钙钛矿溶液混合旋涂的厚度为200nm-600nm。
[0021]旋涂导电高分子聚合物溶液或者导电高分子聚合物溶液与量子点钙钛矿混合溶液的速度为100-9000rpm/min，时间为5-300s。
[0022]浸渍导电高分子聚合物溶液的时间为1s-720min。
[0023]步骤(3)中,制备的环境为空气、惰性气体氛围中；惰性气体包括但不局限于氮气、氩气等。
[0024]步骤(4)中，退火温度为25℃-350℃，退火时间为2s-3600s。本专利技术与现有方法相比有以下优点：
[0025](1)本方法以导电高分子聚合物为修饰材料，修饰CsPbI3量子点钙钛矿层，制备太阳能电池，而现有修饰CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的研究较少。该方法不仅可提升器件性能，且操作简单，易于实现。
[0026](2)与其他铅盐材料修饰量子点钙钛矿太阳能电池相比，导电高分子聚合物毒性更小，对环境污染小，更为环保。基于该方法修饰的太阳能电池，应用范围更广，在提高太阳能电池效率的同时，更加环境友好，符合绿色化学的发展理念。
附图说明
[0027]图1导电高分子聚合物修饰的CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池示意图；
[0028]图2直接旋涂的方式制备导电高分子聚合物修饰的CsPbI3量子点钙钛矿层的示意图；
[0029]图3浸渍的方式制备导电高分子聚合物修饰的CsPbI3量子点钙钛矿层的示意图。
具体实施方式
[0030]为进一步了解本专利技术的方法，现给出本专利技术的较佳实施例，并附以附图详细说明如下。
[0031]实施例1：
[0032]将臭氧处理20min后的导电玻璃FTO放入培养皿中，导电面朝上，倒入40ml TiCl4水溶液，在70℃恒温箱中保持1h，即用液相沉积的方法沉积TiO2。之后，用去离子水和无水乙醇分别清洗一次。氮气吹扫表面杂质后，放在加热板上200℃下退火30min。在氮气气氛中，在处理后的TiO2表面以1000rpm/min,20s和2000rpm/min，20s旋涂50mg/ml的CsPbI3量子点溶液。滴入200μl的MeOAc，5s后以2000rpm/min的转速旋涂20s。旋涂CsPbI3量子点溶液的步骤重复3-5次，即得CsPbI3量子点钙钛矿层。以聚甲基吡咯烷酮溶解聚吡咯，加热搅拌直至溶解，过滤，制成50m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种修饰CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，该方法为使用导电高分子聚合物作为修饰材料对钙钛矿太阳能电池的量子点钙钛矿层进行修饰的方法，具体修饰步骤如下：(1)在导电高分子聚合物中加入有机溶剂，加热下搅拌，直至溶解；(2)将步骤(1)中溶解的导电高分子聚合物，进行过滤，保留滤液待用；(3)使用步骤(2)中的滤液制备CsPbI3量子点钙钛矿层的导电高分子聚合物修饰层薄膜；(4)将步骤(3)中制备得到的修饰层薄膜进行加热退火，之后冷却至室温，即得到导电高分子聚合物修饰的CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的量子点钙钛矿层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电高分子聚合物为聚乙炔、聚苯乙炔、聚苯撑乙炔、聚对苯撑、聚噻吩、聚苯胺。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂为氯仿、N-N二甲基甲酰胺、聚甲基吡咯烷酮。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中，溶解于有机溶剂中的导电高分子聚合物的浓度为1mmol/ml-100mmol/ml。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，溶解导电高分子聚合物的温度为30℃-100℃。6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘生忠，刘璐，王开，杜敏永，姜箫，段连杰，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：