一种钙钛矿膜层的制备方法及钙钛矿太阳能电池技术

本申请属于钙钛矿太阳能电池技术领域，本申请提供了一种钙钛矿膜层的制备方法及钙钛矿太阳能电池，所述的钙钛矿膜层的制备方法包括以下步骤：将钙钛矿前驱体溶液施加在传输层薄膜表面，形成第一涂层；提供含胍盐的有机盐溶液，涂布于形成的第一涂层表面，经退火处理，得到胍盐修饰的钙钛矿膜层；所述胍盐选自碘化胍、甲胍、盐酸胍、N

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿膜层的制备方法及钙钛矿太阳能电池


[0001]本申请属于钙钛矿太阳能电池
，具体涉及一种钙钛矿膜层的制备方法及钙钛矿太阳能电池。

技术介绍

[0002]目前，钙钛矿太阳能电池的高转换效率、易于制备、成本低等特性，使其具备成为新一代光伏的潜力。钙钛矿太阳能电池从结构上，自上而下可主要分为：金属电极、传输层材料（传输电子或空穴）、钙钛矿吸光层、传输层材料（传输空穴或电子）、底部透明电极。其中，当空穴传输层材料在上层时，称为正式钙钛矿太阳能电池，反之电子传输材料在上层时为反式。在上述两种结构的电池中，钙钛矿吸光层的制备包括湿法、干法两种方式形成钙钛矿薄膜。钙钛矿晶体为ABX3，A位通常是有机阳离子，B为金属阳离子，主要有铅、铯，X位为I、Br等卤族阴离子。
[0003]然而，钙钛矿太阳能电池的开路电压受到钙钛矿/电荷传输层界面处的载流子非辐射复合的限制，因此，寻求解决方案克服载流子的复合是提高钙钛矿太阳能电池性能的有效方式。
[0004]通过界面钝化策略或者使用添加剂优化界面是解决界面载流子复合的有效方式，但上述两种策略往往存在一定的技术缺点。例如，界面钝化往往需要在钙钛矿层制备之前或者制备之后形成单独的钝化步骤，在钙钛矿层和电荷传输层之间虽然形成了钝化层，但钝化层很薄而且对于均一性的要求很高，因此钝化成膜技术是一个技术难点，并且，钝化层一定程度给器件引入了新的界面。添加剂工程一般是针对于钙钛矿层而言的，其在优化界面的同时，对于非界面钙钛矿也将引起性能改变，进而对电池性能有不利影响。
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技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的不足，本申请提供一种钙钛矿膜层的制备方法及钙钛矿太阳能电池，本专利技术制备得到界面钝化梯度可控的钙钛矿层，有益于电荷传输，利于改进电池性能。
[0006]本专利技术提供一种钙钛矿膜层的制备方法，包括以下步骤：将钙钛矿前驱体溶液施加在传输层薄膜表面，形成第一涂层；提供含胍盐的有机盐溶液，涂布于形成的第一涂层表面，经退火处理，得到胍盐修饰的钙钛矿膜层；所述胍盐选自碘化胍、甲胍、盐酸胍、N
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胍、乙酸胍、二苯胍和硫酸胍中的一种或多种。
[0007]优选地，所述含胍盐的有机盐溶液中胍盐浓度小于20mg/L，其中溶剂为异丙醇或氯苯。
[0008]优选地，所述含胍盐的有机盐溶液还包含钙钛矿有机活性成分。
[0009]优选地，所述钙钛矿前驱体溶液为含铅前驱液和/或含铯前驱液。
[0010]优选地，所述传输层薄膜为电子传输层薄膜或空穴传输层薄膜。
[0011]优选地，所述胍盐修饰的钙钛矿膜层厚度为400~500nm。
[0012]优选地，所述退火处理的温度为100~200℃。
[0013]本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池，其钙钛矿吸收层为前文所述的制备方法得到的钙钛矿膜层。
[0014]胍盐是一种溶解度良好的有机化合物，具有丰富NH2基团，是提升钙钛矿层和电荷传输层之间界面性能的良好修饰方法。其可以与基底形成强作用，并在钙钛矿界面形成钝化层。
[0015]与现有技术相比，本申请提出的钙钛矿膜层的制备是一种新的适用于胍盐钝化的方法，适用于两步法制备钙钛矿层，包括：先采用钙钛矿前驱体溶液形成第一步的涂层；所述的胍盐选自碘化胍、甲胍、盐酸胍、N
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胍、乙酸胍、二苯胍和硫酸胍中的一种或多种，将胍盐溶解于反溶剂或者第二步溶液中，进行钙钛矿层制备。现有添加剂的掺杂是钙钛矿层均匀掺杂，而本专利技术实现梯度可控胍盐修饰，钙钛矿表面的修饰官能团最多；相较于单独制备钝化层可以避免额外界面的产生；梯度掺杂钙钛矿层有助于调整钙钛矿层功函数分布，有益于电荷传输。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一些实施例的制备流程示意图；图2为实施例1的钙钛矿膜层的SEM；图3为对比例1的钙钛矿膜层的SEM。
具体实施方式
[0017]下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0018]本申请提供了一种钙钛矿膜层的制备方法，包括以下步骤：将钙钛矿前驱体溶液施加在传输层薄膜表面，形成第一涂层；提供含胍盐的有机盐溶液，涂布于形成的第一涂层表面，经退火处理，得到胍盐修饰的钙钛矿膜层；所述胍盐选自碘化胍、甲胍、盐酸胍、N
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胍、乙酸胍、二苯胍和硫酸胍中的一种或多种。
[0019]本专利技术制备得到界面钝化梯度可控的钙钛矿层，有益于电荷传输，利于改进电池性能。
[0020]参见图1，图1为本专利技术一些实施例两步法的制备流程示意图。本专利技术实施例可将含铅前驱液旋涂在第一电荷传输层薄膜上，经热台加热，形成PbI2膜（第一涂层）；然后将含胍盐的第二步溶液旋涂在第一涂层上，通过退火完成两步成膜步骤，即得钙钛矿膜。
[0021]目前，太阳能电池常用的透明电极材料是氧化铟锡(ITO)与氟掺杂SnO2(FTO)。本专利技术实施例主要以氧化铟锡玻璃为透明电极基底，进行钙钛矿太阳能电池的制备。ITO导电玻璃主要是使用磁控溅射的方法在玻璃上镀一层透明氧化铟锡（ITO）膜加工而成，主要使用钠钙玻璃为基片。ITO膜层的厚度不同，ITO玻璃的导电性能和透光性能也不同。本专利技术实
施例采用常规的透明电极材料，例如玻璃厚度1
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2mm，膜层厚度100
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200nm。本专利技术实施例优选将市售的ITO导电玻璃分别用乙醇、异丙醇（IPA）和丙酮清洗，可用氮气枪吹干。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，以电子传输层薄膜先复合在透明基底表面。本专利技术实施例配制电子传输前驱体溶液：将电子传输层材料溶于水或醇类溶剂，充分搅拌得电子传输前驱体溶液。所述电子传输前驱体溶液可以为金属氧化物电子传输材料的前驱体溶液，包括二氧化锡（SnO2）、ZnO（氧化锌）、二氧化钛（TiO2）等电子传输层材料的纳米分散溶液，或用于制备电子传输层的溶胶溶液等。
[0023]以二氧化锡薄膜电荷传输层为例，其步骤具体包括：将二氧化锡（SnO2）原液与水（实验室用超纯水）稀释，充分搅拌得到SnO2前驱体溶液。所述SnO2前驱体溶液中，二氧化锡与水的体积比可为1:5
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6的比例，取SnO2前驱体溶液均匀铺在ITO导电玻璃表面，匀胶机参数优选设置为：转度4000rpm/s，时间30s；随后可置于100~150℃热台上退火，得到SnO2薄膜，厚度可为30
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50nm。将上述形成的SnO2薄膜置于紫外臭氧清洁仪中处理30min，以待后续旋涂使用。
[0024]本专利技术另一些实施例中，是先复合空穴传输层薄膜于透明基底上。示例地，设置在所述衬底表面的NiO
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薄膜（厚度20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将钙钛矿前驱体溶液施加在传输层薄膜表面，形成第一涂层；提供含胍盐的有机盐溶液，涂布于形成的第一涂层表面，经退火处理，得到胍盐修饰的钙钛矿膜层；所述胍盐选自碘化胍、甲胍、盐酸胍、N
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胍、乙酸胍、二苯胍和硫酸胍中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的钙钛矿膜层的制备方法，其特征在于，所述含胍盐的有机盐溶液中胍盐浓度小于20mg/L，其中溶剂为异丙醇或氯苯。3.根据权利要求1所述的钙钛矿膜层的制备方法，其特征在于，所述含胍盐的有机盐溶液还包含钙钛矿有机活性成分。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖平，赵政晶，赵志国，赵东明，秦校军，李新连，蔡子贺，刘云，伏丰义，秦文涛，
申请(专利权)人：华能新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：