钙钛矿电池、制备方法以及相应的用电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及钙钛矿电池、制备方法以及相应的用电装置，该钙钛矿电池包括依次设置的第一电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和第二电极，其中所述空穴传输层包含本体层和设置在所述本体层靠近钙钛矿层一侧的表面层，其中所述空穴传输层包括含有三价镍离子的氧化镍，所述表面层中三价镍离子的原子数百分比小于本体层中三价镍离子的原子数百分比；以及涉及相应的制备方法和用电装置。所述钙钛矿电池具有高的光电转换效率，并且其制备方法成本更低、操作简单。操作简单。操作简单。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿电池、制备方法以及相应的用电装置


[0001]本专利技术涉及钙钛矿电池领域，具体涉及钙钛矿电池、制备方法以及相应的用电装置。

技术介绍

[0002]随着新能源领域的快速发展，太阳能电池已广泛应用于军事、航天、工业、商业、农业和通信等领域。钙钛矿电池凭借其高光电转换效率、简单的制作工艺、低的生产成本和材料成本等优势而逐渐成为新一代太阳能电池研究的热点。
[0003]氧化镍作为反式钙钛矿电池中最常用的无机空穴传输层材料，是钙钛矿电池实现产业化的优选候选者。然而氧化镍空穴传输层表面存在的三价镍会与钙钛矿前驱液中的A位阳离子和X位卤素反应，进而劣化钙钛矿电池的光电转换效率。同时水氧对于钙钛矿吸光层的侵蚀在一定程度上会影响钙钛矿电池的稳定性。因此，传统的钙钛矿电池的结构或性能仍有待改进。

技术实现思路

[0004]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种钙钛矿电池，其在保证氧化镍空穴传输层的导电率的情况下提高钙钛矿层的稳定性，从而提高了电池的光电转化效率，并且其制备方法成本更低、操作简单。
[0005]为了达到上述目的，本申请提供了一种钙钛矿电池及其制备方法、用电装置。
[0006]本申请的第一方面提供了一种钙钛矿电池，其包括依次设置的第一电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和第二电极，其中所述空穴传输层包含本体层和设置在所述本体层靠近钙钛矿层一侧的表面层，其中所述空穴传输层包括含有三价镍离子的氧化镍，所述表面层中三价镍离子的原子数百分比小于本体层中三价镍离子的原子数百分比。
[0007]本申请的钙钛矿电池通过将设置在所述本体层靠近钙钛矿层一侧的表面层的三价镍离子的原子数百分比降低，减少了三价镍离子与钙钛矿层中的钙钛矿的反应，从而提高了钙钛矿层的稳定性；并且保证了含有氧化镍的空穴传输层的导电率，从而提高了电池的光电转化效率。
[0008]在本申请的任意实施方式中，所述表面层中三价镍离子的原子数百分比沿表面层的厚度方向从靠近本体层的一侧向远离本体层的一侧呈梯度减少。由此，进一步在保证电导率的同时提高钙钛矿层的稳定性，从而提高了电池的光电转化效率。
[0009]在本申请的任意实施方式中，三价镍离子的原子数百分比沿表面层的厚度方向以0.5
‑
4nm的厚度为一个梯度减少。由此，进一步在保证电导率的同时提高钙钛矿层的稳定性，从而提高了电池的光电转化效率。
[0010]在本申请的任意实施方式中，相邻两个梯度中的三价镍离子的原子数百分比相差2
‑
20%。由此，进一步在保证电导率的同时提高钙钛矿层的稳定性，从而提高了电池的光电转化效率。
[0011]在本申请的任意实施方式中，在所述表面层中与所述钙钛矿层直接接触的最外侧梯度中，三价镍离子的原子数百分比为1
‑
15%。由此，进一步在保证电导率的同时提高钙钛矿层的稳定性，从而提高了电池的光电转化效率。
[0012]在本申请的任意实施方式中，所述本体层中三价镍离子的原子数百分比为20
‑
65%。由此，进一步在保证电导率的同时提高钙钛矿层的稳定性，从而提高了电池的光电转化效率。
[0013]在本申请的任意实施方式中，所述表面层厚度为2
‑
15nm；和/或，所述本体层的厚度为10
‑
40nm。由此，进一步在保证电导率的同时提高钙钛矿层的稳定性，从而提高了电池的光电转化效率。
[0014]本申请的第二方面提供一种制备钙钛矿电池的方法，其特征在于，包括：（1）提供第一电极；（2）在所述第一电极上制备空穴传输层；（3）在所述空穴传输层上制备钙钛矿层；（4）在所述钙钛矿层上制备电子传输层；（5）在所述电子传输层上制备第二电极，得到所述钙钛矿电池；其中，所述空穴传输层包含本体层和设置在所述本体层靠近钙钛矿层一侧的表面层，其中所述空穴传输层包括含有三价镍离子的氧化镍，所述表面层中三价镍离子的原子数百分比小于本体层中三价镍离子的原子数百分比。
[0015]本申请的方法成本更低、操作简单，便于大规模工业应用。
[0016]在本申请的任意实施方式中，步骤（2）包括利用氧化镍靶材使用磁控溅射方法在所述第一电极上制备空穴传输层。由此，可以更简单地制备本申请第一方面的钙钛矿电池。
[0017]在本申请的任意实施方式中，磁控溅射方法的条件包括：在本体层制备中，所用氩氧比为500：（1
‑
200）。由此，可以更简单地制备本申请第一方面的钙钛矿电池。
[0018]在本申请的任意实施方式中，磁控溅射方法的条件包括：在表面层制备中，所用氩氧比高于本体层制备中所用氩氧比。由此，可以更简单地制备本申请第一方面的钙钛矿电池。
[0019]本申请的第三方面提供了一种用电装置，其特征在于，包括本申请第一方面所述的钙钛矿电池，或如本申请第二方面所述的方法制备所得的钙钛矿电池，所述钙钛矿电池用于向所述用电装置供电。
[0020]本申请的钙钛矿电池通过将设置在所述本体层靠近钙钛矿层一侧的表面层的三价镍离子的原子数百分比降低，减少了三价镍离子与钙钛矿层中的钙钛矿的反应，并且保证了含有氧化镍的空穴传输层的导电率，从而提高了电池的光电转化效率。
附图说明
[0021]图1为本申请的一实施方式中的钙钛矿电池的结构示意图。
具体实施方式
[0022]以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的钙钛矿电池及其制备方法、相应的用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众
所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
[0023]本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60
‑
120和80
‑
110的范围，理解为60
‑
110和80
‑
120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1
‑
3、1
‑
4、1
‑
5、2
‑
3、2
‑
4和2
‑
5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a
‑
b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0
‑
5”表示本文中已经全部列出了“0
‑
5”之间的全部实数，“0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿电池，其特征在于，包括依次设置的第一电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和第二电极，其中所述空穴传输层包含本体层和设置在所述本体层靠近钙钛矿层一侧的表面层，其中所述空穴传输层包括含有三价镍离子的氧化镍，所述表面层中三价镍离子的原子数百分比小于本体层中三价镍离子的原子数百分比。2.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述表面层中三价镍离子的原子数百分比沿表面层的厚度方向从靠近本体层的一侧向远离本体层的一侧呈梯度减少。3.根据权利要求2所述的钙钛矿电池，其特征在于，三价镍离子的原子数百分比沿表面层的厚度方向以0.5
‑
4nm的厚度为一个梯度减少。4.根据权利要求2或3所述的钙钛矿电池，其特征在于，相邻两个梯度中的三价镍离子的原子数百分比相差2
‑
20%。5.根据权利要求2或3所述的钙钛矿电池，其特征在于，在所述表面层中与所述钙钛矿层直接接触的最外侧梯度中，三价镍离子的原子数百分比为1
‑
15%。6.根据权利要求1或2所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述本体层中三价镍离子的原子数百分比为20
‑
65%。7.根据权利要求1或2所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述表面层厚度为2
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏硕剑，林翔玲，李晗芳，张帆，陈国栋，郭永胜，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：