混合溶剂体系、钙钛矿活性层及其制备方法、以及钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种混合溶剂体系、钙钛矿活性层及其制备方法、以及钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述混合溶剂体系用以添加到钙钛矿前驱体溶液中，所述混合溶剂体系包括以下原料：氯代异辛烷、N

【技术实现步骤摘要】
混合溶剂体系、钙钛矿活性层及其制备方法、以及钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池领域
，具体涉及一种混合溶剂体系、钙钛矿活性层及其制备方法、以及钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿是一种具有很强光
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电转换效率的材料结构，应用广泛，关注度高。钙钛矿(分子通式为ABX3的一类晶体材料)，最早是1839年德国科学家GustavRose发现了元素组成为CaTiO3矿物，后来人们将具有这种晶体结构的物质统称为钙钛矿。在钙钛矿八面体结构中，A是较大的阳离子，B是较小的阳离子，X是阴离子，每个A离子被B和X离子一起构成的八面体所包围。钙钛矿材料由于其光吸收系数高、载流子迁移率大、合成方法简单等优点，被认为是下一代最具前景的光电材料之一。
[0003]钙钛矿太阳能电池的溶液处理是高通量生产低成本器件的一大前景。尽管钙钛矿太阳能电池在功率转换效率方面取得了很大的进步，但在同时提高的前驱体溶液稳定性的重现性方面仍存在挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提出一种混合溶剂体系、钙钛矿活性层及其制备方法、以及钙钛矿太阳能电池及其制备方法，旨在提高钙钛矿太阳能电池的前驱体溶液的稳定性和相应器件的性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种混合溶剂体系，所述混合溶剂体系，用以添加到钙钛矿前驱体溶液中，所述混合溶剂体系包括以下原料：氯代异辛烷、N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮、二甲基亚砜。
[0006]可选地，所述二甲基亚砜和所述N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮的体积比为0.3：1～5：1。
[0007]可选地，所述二甲基亚砜和所述N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮的体积比为0.3：1～2：1。
[0008]可选地，所述氯代异辛烷、所述N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮的总摩尔数与所述钙钛矿前驱体溶液中的Pb离子的摩尔数之比为0.5：1～0.8：1。
[0009]本专利技术还提出一种钙钛矿活性层，所述钙钛矿活性层由如上所述的混合溶剂体系添加到所述前驱体溶液中，并涂布于电子传输层而形成。
[0010]可选地，所述钙钛矿活性层的厚度为100～1000nm。
[0011]本专利技术进一步提出一种钙钛矿活性层的制备方法，包括以下步骤：
[0012]提供如上所述的混合溶剂体系，并将甲基碘化铵和碘化铅溶于所述混合溶剂体系，制备得到前驱液；
[0013]将所述前驱液滴加到电子传输层表面，旋涂制备成薄膜，得到钙钛矿活性层。
[0014]本专利技术还提出一种钙钛矿太阳能电池，包括如上所述的钙钛矿活性层。
[0015]可选地，所述的钙钛矿太阳能电池包括依次叠加设置的导电玻璃基底、电子传输
层、空穴传输层和金属电极，所述钙钛矿活性层设于所述电子传输层和所述空穴传输层之间。
[0016]本专利技术还提出一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0017]基底清洗；
[0018]空穴传输层制备；
[0019]钙钛矿活性层前驱体溶液制备；
[0020]钙钛矿活性层制备；
[0021]电子传输层制备；
[0022]金属电极蒸镀。
[0023]本专利技术提供的技术方案中，采用了在钙钛矿前驱体溶液中引入氯代异辛烷、N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮、二甲基亚砜，其中氯代异辛烷通过多种化学键抑制碘化物和甲酰胺离子的反应性，确保了前驱体溶液的稳定性。此外，由于Pb
2+
与氯代异辛烷中Cl＝O的氧的螯合作用，钙钛矿膜中的氯代异辛烷通过减少缺陷和碘化铅的含量，以所需的化学计量学提高了膜的质量。掺杂氯代异辛烷的前驱体溶液和相应的器件在环境条件下50天以上具有良好的性能重现性和超稳定性，具有可扩展制造的商业可行性。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1为本专利技术钙钛矿太阳能电池的基本结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例和对比例制备的钙钛矿太阳能电池的电性能曲线图。
[0027]附图标号说明：
[0028]标号名称标号名称0衬底3钙钛矿活性层1导电玻璃基底4空穴传输层2电子传输层5金属电极
[0029]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实
施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]钙钛矿太阳能电池的溶液处理是高通量生产低成本器件的一大前景。尽管钙钛矿太阳能电池在功率转换效率方面取得了很大的进步，但在同时提高的前驱体溶液稳定性的重现性方面仍存在挑战。
[0032]鉴于此，本专利技术提出一种混合溶剂体系，旨在解决钙钛矿太阳能电池的前驱体溶液的稳定性问题。本专利技术附图中，图1为本专利技术钙钛矿太阳能电池的基本结构示意图；图2为本专利技术实施例和对比例制备的钙钛矿太阳能电池的电性能曲线图。
[0033]本专利技术提出一种混合溶剂体系，用以添加到钙钛矿前驱体溶液中，所述混合溶剂体系包括以下原料：氯代异辛烷、N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮、二甲基亚砜。
[0034]本专利技术提供的混合溶剂体系适用于多种钙钛矿体系如MAPbI3，FAPbI3、CsFAPbI3、CsFAPbI3‑
XBr
x
等。本专利技术采用了在钙钛矿前驱体溶液中引入氯代异辛烷、N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮、二甲基亚砜，其中氯代异辛烷通过多种化学键抑制碘化物和甲酰胺离子的反应性，确保了前驱体溶液的稳定性。此外，由于Pb
2+
与氯代异辛烷中Cl＝O的氧的螯合作用，钙钛矿膜中的氯代异辛烷通过减少缺陷和碘化铅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合溶剂体系，用以添加到钙钛矿前驱体溶液中，其特征在于，所述混合溶剂体系包括以下原料：氯代异辛烷、N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮、二甲基亚砜。2.如权利要求1所述的混合溶剂体系，其特征在于，所述二甲基亚砜和所述N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮的体积比为0.3:1～5:1。3.如权利要求2所述的混合溶剂体系，其特征在于，所述二甲基亚砜和所述N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮的体积比为0.3:1～2:1。4.如权利要求1所述的混合溶剂体系，其特征在于，所述氯代异辛烷、所述N
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乙基
‑2‑
吡咯烷酮的总摩尔数与所述钙钛矿前驱体溶液中的Pb离子的摩尔数之比为0.5:1～0.8:1。5.一种钙钛矿活性层，其特征在于，所述钙钛矿活性层由如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁英，焦传佳，程家豪，鲁晔君，朱乐堃，周鹏，杨正男，刘鎏，李俊彬，卢少娟，陈美华，梁桂杰，汪竞阳，库治良，黄福志，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：