一种吸光层钝化剂及其制备的钙钛矿太阳能电池制造技术

公开了一种用于钙钛矿太阳能电池的吸光层钝化剂，该吸光层钝化剂选自式1的化合物。此外，还公开了一种吸光层钝化剂组合物和由其形成的钝化层，以及包括该钝化层的钙钛矿太阳能电池。通过在本发明专利技术吸光层上形成特定的钝化层，使得所得到的钙钛矿太阳能电池各项性能参数进一步改善。数进一步改善。

【技术实现步骤摘要】
一种吸光层钝化剂及其制备的钙钛矿太阳能电池


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种吸光层钝化剂及其制备的钙钛矿太阳能电池。

技术介绍

[0002]在我国西部广大地区尤其是偏远地区，由于道路难行，线缆铺设难度大，电力相对匮乏等原因，造成道路照明条件落后，人们夜间出行存在安全隐患，也给乡村振兴带来巨大的阻碍。随着光伏技术的发展，作为再生能源的太阳能电池与LED路灯结合而成的太阳能路灯，已在我国多个城市和乡镇掀起建设热潮。
[0003]当前以光伏效应工作的晶硅太阳能电池，是普遍利用的第一代太阳能电池。第二代太阳能电池是采用非晶硅及氧化物为材料的薄膜太阳能电池。
[0004]相比第一代和第二代太阳能电池，钙钛矿太阳能电池生产成本低，能量回收周期短，适于大面积连续生产，运输安装方便；同时光吸收系数远高于晶体硅，作为吸光层的薄膜仅需1微米左右的厚度，大大降低了材料的需求量。同时，钙钛矿材料的沉积温度较低，无需复杂的处理条件。钙钛矿太阳能电池可以通过简单的低成本成膜技术，例如旋涂法、浸涂法、丝网印刷和双源蒸镀法制备。钙钛矿材料可以直接沉积在玻璃和不锈钢等刚性衬底上，也可以沉积或生长在塑料或树脂等柔性衬底上，在智能路灯、高速公路太阳能采集系统和弱光室内采集系统等亮化工程领域具有广泛的应用前景。
[0005]然而，钙钛矿太阳能电池的制备工艺仍然缺乏相应的标准。在使用钙钛矿的原料配制前驱体溶液时，实际上是胶体分散液，而不是分子级溶液。前驱体溶液中各组分原料的特性尤其是各组分种类及其比例对前驱体形成的胶体分散液和随后形成的钙钛矿薄膜和钙钛矿太阳能电池的光伏性能产生关键影响。但是，人们对钙钛矿原料如何影响前驱体胶体分散液的性质、钙钛矿薄膜的质量以及最终形成的钙钛矿太阳能电池的光伏性能等方面，知之甚少。
[0006]初步相关研究表明，前驱体溶液中存在的(Pb
n
I
m
)
+2n
‑
m
离子与极性非质子溶剂的相互作用决定了MAPbI3中间相以及最终的成膜。然而，现有技术在研究PbI2S4中间相对前驱体胶体分散液的性质、钙钛矿薄膜的质量以及最终形成的钙钛矿太阳能电池的光伏性能等方面仍然存在相当大的盲区，很多情况下形成的薄膜存在较多缺陷，进而导致阻碍光生载流子传输，降低电池的短路电流，最终影响钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)。
[0007]各种各样的方法被提出来以钝化钙钛矿薄膜吸光层，通常分为两类。K、Rb、Cu、Ni和Zn离子通过与碘离子形成离子键，从而阻止碘离子迁移。有机铵类化合物和电子给提化合物通过配位键的相互作用使钙钛矿钝化。上述钝化剂有利于钙钛矿吸光层中光生载流子的传输，降低载流子的复合，进而提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)。
[0008]然而，目前已知的吸光层钝化剂仍然存在钝化效果不佳的缺陷，导致开路电压Voc、短路电流Jsc、填充因子FF和光电转换效率PCE等各项性能参数不佳，因而仍然需要寻找一种各项性能参数进一步改善的吸光层钝化剂及其制备的钙钛矿太阳能电池。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种吸光层钝化剂及其制备的钙钛矿太阳能电池。相对于现有技术，由本专利技术所述钙钛矿吸光层钝化剂所得到的钙钛矿太阳能电池的开路电压Voc、短路电流Jsc、填充因子FF和光电转换效率PCE等各项性能参数进一步改善。
[0010]为了解决上述技术问题，一方面，本专利技术采用以下技术方案：一种用于钙钛矿太阳能电池的吸光层钝化剂，其特征在于，所述吸光层钝化剂选自式1的化合物，
[0011][0012]其中，m和n各自独立地选自0
‑
4的整数。
[0013]优选地，m和n各自独立地选自0
‑
3的整数；更优选地，m和n各自独立地选自0
‑
2的整数；以及，最优选地，m和n各自独立地选自0或1的整数。
[0014]根据本专利技术所述的吸光层钝化剂，其中，所述吸光层钝化剂选自式2的化合物，
[0015][0016]在式2中，NH2的取代位置可以是苯醚基的邻位、间位或对位。
[0017]根据本专利技术所述的吸光层钝化剂，其中，所述吸光层钝化剂选自式3的化合物，
[0018][0019]进一步地，本专利技术提供了一种用于钙钛矿太阳能电池的吸光层钝化剂组合物，包括根据本专利技术所述的吸光层钝化剂和有机溶剂。
[0020]根据本专利技术所述的吸光层钝化剂组合物，其中，所述有机溶剂选自氯苯。
[0021]根据本专利技术所述的吸光层钝化剂组合物，其中，所述吸光层钝化剂与所述有机溶剂的重量体积比为(1
‑
5)mg:1mL。
[0022]优选地，所述吸光层钝化剂与所述有机溶剂的重量体积比为(1.5
‑
4.5)mg:1mL；更优选地，所述吸光层钝化剂与所述有机溶剂的重量体积比为(2
‑
4)mg:1mL；以及，所述吸光层钝化剂与所述有机溶剂的重量体积比为(2.5
‑
3.5)mg:1mL。
[0023]另一方面，本专利技术提供了一种用于钙钛矿太阳能电池的钝化层，所述钝化层由根据本专利技术所述的吸光层钝化剂组合物在吸光层上旋涂形成。
[0024]根据本专利技术所述的钝化层，其中，所述旋涂的工艺参数为：转速为3000
‑
5000rpm，时间为20
‑
40s。
[0025]优选地，所述旋涂的工艺参数为：转速为3500
‑
4500rpm，时间为25
‑
35s。
[0026]又一方面，本专利技术还提供了一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池包括根据本专利技术所述的钝化层。
[0027]根据本专利技术所述的钙钛矿太阳能电池，其中，所述吸光层由包括PbI2粉末、MAI粉末和二甲亚砜以及有机溶剂的吸光层前驱体溶液形成；或者，所述吸光层由包括PbI2粉末、MAI粉末、DMAI粉末和二甲亚砜以及有机溶剂的吸光层前驱体溶液形成。
[0028]不希望局限于任何理论，通过在本专利技术吸光层上形成特定的钝化层，使得所得到的钙钛矿太阳能电池的开路电压Voc、短路电流Jsc、填充因子FF和光电转换效率PCE等各项性能参数进一步改善。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0030]应理解，本专利技术的具体实施方式仅用于阐释本专利技术的精神和原则，而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术的技术方案作出各种改动、替换、删减、修正或调整，这些等价技术方案同样落于本专利技术权利要求书所限定的范围。
[0031]在本专利技术中，如另有说明，所有百分比为重量百分比。
[0032]氟掺杂氧化锡(FTO)玻璃表面电阻为10Ωsq
‑1(尺寸2.5cm
×
2.5cm)。将FTO玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钙钛矿太阳能电池的吸光层钝化剂，其特征在于，所述吸光层钝化剂选自式1的化合物，其中，m和n各自独立地选自0
‑
4的整数。2.根据权利要求1所述的吸光层钝化剂，其中，所述吸光层钝化剂选自式2的化合物，3.根据权利要求2所述的吸光层钝化剂，其中，所述吸光层钝化剂选自式3的化合物，4.一种用于钙钛矿太阳能电池的吸光层钝化剂组合物，包括根据权利要求1
‑
3任一项所述的吸光层钝化剂和有机溶剂。5.根据权利要求4所述的吸光层钝化剂组合物，其中，所述有机溶剂选自氯苯。6.根据权利要求4或5所述的吸光层钝化剂组合物，其中，所述吸光层钝化剂与所述有机溶剂的重量体积比为(1
‑
5)mg:1m...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦建松，章立宗，沈祥，许海峰，王军慧，汪磊，李勇，刘安文，王松，闫志坤，倪宏宇，陈明，董钦，贺明，曹文斌，金钢，黄涛，戚宣威，金乃正，
申请(专利权)人：绍兴建元电力集团有限公司，
类型：发明
国别省市：