一种太阳能电池器件及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池器件及其制备方法和应用，所述太阳能电池器件包括依次层叠的电子传输层、一维钝化层、钙钛矿吸收层、二维钝化层和空穴传输层。本发明专利技术中，所述太阳能电池器件采用特定的结构，通过在电子传输层和钙钛矿吸收层之间设置一维钝化层，在空穴传输层与钙钛矿吸收层之间设置二维钝化层，使得所述太阳能电池器件的开路电压、短路电流以及填充因子都得到了提高，进而提高了太阳能电池大面积的光电转换效率，使其更适合大面积的涂布工艺，更有利于商业化。更有利于商业化。更有利于商业化。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池器件及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种太阳能电池器件及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]自1978年，Weber首次将甲胺离子引入晶体结构中，形成了具有三维结构的有机
‑
无机钙钛矿材料中。人们开始对这种具有ABX3结构的钙钛矿材料展开了大量的研究，发现这种材料具有高吸光系数，长载流子扩散长度及带隙可调等诸多优异性质。因此，这种有机
‑
无机杂化钙钛矿材料非常适合作为太阳能电池的吸光层。
[0003]2009年，人们首次以CH3NH3PbI3，CH3NH3PbBr3作为染料敏化太阳能电池的敏化剂实现了3.8％的光电转化效率。在短短的十几年时间里，钙钛矿太阳能电池的最高光电转化效率已经达到了25.7％，接近于晶硅太阳能电池的最高效率。钙钛矿太阳能电池主要分为正式的NIP结构和反式的PIN结构，但是无论是正式太阳能电池还是反式太阳能电池，其大面积的光电转化效率较低一直是制约其发展的重要因素，尤其是反式太阳能电池，由于反式钙钛矿太阳能电池更适合于叠层太阳能电池的制备，因此，反式钙钛矿太阳能电池更趋向于商业化。因此，提高大面积太阳能电池的效率，是人们较为关注的问题。
[0004]CN113421979A公开一种钙钛矿薄膜的气相钝化方法及基于其的光伏器件，所述方法包括以下步骤：(1)制备PbI2薄膜，作为前驱体薄膜；(2)将MAI粉末与PbI2薄膜置于管式炉中反应生成MAPbI3钙钛矿薄膜；(3)将tBBAI粉末和MAPbI3薄膜置于管式炉中反应产生钝化层，即得所述钙钛矿薄膜。但是所述太阳能电池的光电转换效率最高达到17.28％，仍有待进一步提高。
[0005]CN114242900A公开了一种反式柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法，太阳能电池从下至上依次为：柔性衬底、导电薄膜电极层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、背电极；柔性衬底由PI制成，通过调整反式柔性钙钛矿太阳能电池的结构，可以提高太阳能电池的稳定性。但是，所述太阳能电池的转换效率有待进一步提高。
[0006]现有技术的普遍缺陷是，由于钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸收层本身的缺陷以及采用涂布的方式进行制备，因此钙钛矿界面间极易产生缺陷。这些缺陷会导致钙钛矿太阳能电池产生大量的非辐射复合，进而导致光电转换效率较低，不适用于大面积涂布。
[0007]因此，开发一种适合大面积涂布工艺且大面积光电转换效率高的太阳能电池，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种太阳能电池器件及其制备方法和应用。所述太阳能电池器件通过在电子传输层和钙钛矿吸收层之间设置一维钝化层，在空穴传输层与钙钛矿吸收层之间设置二维钝化层，使得所述钙钛矿太阳能电池器件的开路电压、短路电流、填充因子都得到了提高，进而提高了太阳能电池大面积的光电转换
效率，使其更适合大面积的涂布工艺，更有利于商业化。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种太阳能电池器件，所述太阳能电池器件包括依次层叠的电子传输层、一维钝化层、钙钛矿吸收层、二维钝化层和空穴传输层。
[0011]本专利技术中，所述太阳能电池器件，通过在电子传输层与钙钛矿吸收层之间设置一维钝化层，即利用一维材料来钝化电子传输层与钙钛矿吸收层的界面缺陷，进而提高了钙钛矿太阳能电池的填充因子，短路电流以及开路电压；通过在空穴传输层与钙钛矿吸收层之间设置二维钝化层，即利用二维材料来钝化空穴传输层与钙钛矿吸收层的界面缺陷，钝化处理后更有利于空穴传输层对空穴的提取能力，通过对钙钛矿吸收层的上下界面进行双重钝化处理，减少钙钛矿表面的缺陷，进而提高钙钛矿吸收层与空穴传输层界面间的空穴传输能力以及钙钛矿吸收层与电子传输层界面间的电子抽取能力，从而减少非辐射复合的形成，提高反式钙钛矿太阳能电池器件的光电转化效率，使其更适合大面积的涂布工艺。
[0012]优选地，所述一维钝化层的材料包括1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑三氟乙酸盐、烷基苯并咪唑碘化物、苯并咪唑胺盐或2
‑
氯代三乙胺阳离子化合物中的至少一种。
[0013]优选地，所述烷基苯并咪唑碘化物具有如下所示结构：
[0014][0015]其中，R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C1～C6直链或支链烷基；所述取代的取代基包括卤素、羟基、羧基或氨基中的任意一种。
[0016]本专利技术中，所述C1～C6直链或支链烷基中C与数字的组合，即C1～C6指烷基链中碳原子个数，例如C1表示甲基、C2表示乙基、C3表示正丙基或异丙基、C4表示丁基、C5表示戊基、C6表示己基等。
[0017]本专利技术中，所述烷基苯并咪唑碘化物的碳链不能过长，即碳个数不能太多，超过6个，会导致一维钝化层结构发生严重变形，不利于表面钝化。
[0018]优选地，所述烷基苯并咪唑碘化物包括N,N
‑
二甲基苯并咪唑碘化物、N,N
‑
二乙基苯并咪唑碘化物、N,N
‑
二异丙基苯并咪唑碘化物、N,N
‑
二丁基苯并咪唑碘化物或N,N
‑
二己基苯并咪唑碘化物中的至少一种。
[0019]优选地，所述二维钝化层的材料包括芳香族胺类化合物和/或烷基胺类化合物。
[0020]优选地，所述芳香族胺类化合物包括苯乙基碘化胺(PEAI)、间氟苯乙胺碘(m
‑
F
‑
PEAI)、苯乙基氯化胺(PEACl)、邻氟苯乙胺碘、对氟苯乙胺碘、三氟苯乙胺碘、蒽
‑9‑
基甲铵或2
‑
(吡啶
‑4‑
基)乙烷
‑1‑
铵中的至少一种。
[0021]优选地，所述二维钝化层的材料选用芳香族胺类化合物时，二维钝化层的材料还包括短链脂肪族胺类化合物。
[0022]优选地，所述短链脂肪族胺类化合物的碳原子个数≤2，例如可以为1、2等。
[0023]优选地，所述短链脂肪族胺类化合物包括甲胺碘(MAI)和/或甲脒氢碘酸盐(FAI)。
[0024]优选地，所述二维钝化层的材料中芳香族胺类化合物与短链脂肪族胺类化合物的质量比为(1.5～2.5):1，例如可以为1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1、2:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1等。
[0025]优选地，所述烷基胺类化合物的分子式为RNH3I：所述R选自取代或未取代的C8～C30直链或支链烷基、取代或未取代的C8～C30直链或支链烯基或取代或未取代的C8～C30直链或支链炔基中的任意一种；所述取代的取代基包括卤素、羟基、羧基或氨基中的任意一种。
[0026]本专利技术中，所述C8～C30直链或支链烷基中C与数字的组合，即C8～C30表示烷基链本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池器件，其特征在于，所述太阳能电池器件包括依次层叠的电子传输层、一维钝化层、钙钛矿吸收层、二维钝化层和空穴传输层。2.根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于，所述一维钝化层的材料包括1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑三氟乙酸盐、烷基苯并咪唑碘化物、苯并咪唑胺盐或2
‑
氯代三乙胺阳离子化合物中的至少一种；优选地，所述烷基苯并咪唑碘化物具有如下所示结构：其中，R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C1～C6直链或支链烷基；所述取代的取代基包括卤素、羟基、羧基或氨基中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池器件，其特征在于，所述二维钝化层的材料包括芳香族胺类化合物和/或烷基胺类化合物；优选地，所述芳香族胺类化合物包括苯乙基碘化胺、间氟苯乙胺碘、苯乙基氯化胺、邻氟苯乙胺碘、对氟苯乙胺碘、三氟苯乙胺碘、蒽
‑9‑
基甲铵或2
‑
(吡啶
‑4‑
基)乙烷
‑1‑
铵中的至少一种；优选地，所述二维钝化层的材料选用芳香族胺类化合物时，二维钝化层的材料还包括短链脂肪族胺类化合物；优选地，所述短链脂肪族胺类化合物的碳原子个数≤2；优选地，所述短链脂肪族胺类化合物包括甲胺碘和/或甲脒氢碘酸盐；优选地，所述二维钝化层的材料中芳香族胺类化合物与短链脂肪族胺类化合物的质量比为(1.5～2.5):1；优选地，所述烷基胺类化合物的分子式为RNH3I：所述R选自取代或未取代的C8～C30直链或支链烷基、取代或未取代的C8～C30直链或支链烯基或取代或未取代的C8～C30直链或支链炔基中的任意一种；所述取代的取代基包括卤素、羟基、羧基或氨基中的任意一种。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣志，卫宁，邵君，于振瑞，
申请(专利权)人：无锡极电光能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：