钙钛矿吸光层、钙钛矿太阳能电池及用电设备制造技术

本申请提供一种钙钛矿吸光层、钙钛矿太阳能电池及用电设备，钙钛矿吸光层包括层叠设置的三维钙钛矿层、第一钝化层和第二钝化层，第一钝化层位于三维钙钛矿层和第二钝化层之间，第一钝化层为低维钙钛矿层，第二钝化层为非钙钛矿层。本申请通过在三维钙钛矿层的至少一个表面依次设置一个第一钝化层和一个第二钝化层，钝化三维钙钛矿层的表面缺陷，以及降低钙钛矿吸光层与电荷传输层的界面处的非辐射复合损失，调节钙钛矿吸光层与电荷传输层的能级结构，提高相应的钙钛矿太阳能电池的器件效率及稳定性。及稳定性。及稳定性。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿吸光层、钙钛矿太阳能电池及用电设备


[0001]本专利技术涉及太阳能电池器件
，尤其涉及一种钙钛矿吸光层、钙钛矿太阳能电池及用电设备。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳能电池以其具有良好的光学吸收系数、发光量子效率、较高的缺陷态容限、长程的电荷输运以及低成本的制造工艺等诸多优点，受到广泛关注，具有强大的应用潜力。钙钛矿太阳能电池的吸光层容易产生缺陷，影响其光电转化效率和稳定性。

技术实现思路

[0003]本申请主要解决的技术问题是钙钛矿吸光层容易产生缺陷的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：第一方面，本申请提供一种钙钛矿吸光层，包括层叠设置的三维钙钛矿层、第一钝化层和第二钝化层，第一钝化层位于三维钙钛矿层和第二钝化层之间，第一钝化层为低维钙钛矿层，第二钝化层为非钙钛矿层。
[0005]本申请的一个或多个实施例中，通过在三维钙钛矿层上层叠设置第一钝化层即低维钙钛矿层，对三维钙钛矿层的表面进行降维处理，钝化三维钙钛矿层的表面缺陷，提高相关的钙钛矿太阳能电池的器件效率。通过在第一钝化层远离三维钙钛矿层一侧设置一个第二钝化层即非钙钛矿层，与第一钝化层共同形成双钝化层，进一步钝化三维钙钛矿层31的表面缺陷以及降低第一钝化层与电荷传输层的界面处的非辐射复合损失，并调节钙钛矿吸光层与电荷传输层的能级结构，提高相应的钙钛矿太阳能电池的器件效率及稳定性。
[0006]在一些实施例中，第二钝化层包括有机铵盐。
[0007]本申请的一个或多个实施例中，利用有机铵盐调控与第二钝化层的相对设置的两个表面接触的第一钝化层以及电荷传输层的能级结构，渐进调控钙钛矿吸光层与电荷传输层之间的能级，促进载流子传输，提高相应的钙钛矿太阳能电池的器件效率及稳定性。并且第二钝化层钝化第一钝化层远离三维钙钛矿层的表面的缺陷，降低钙钛矿吸光层与电荷传输层的界面处的非辐射复合损失。此外，第二钝化层还可以起到阻隔水氧入侵，提高相应的钙钛矿太阳能电池的器件稳定性的作用。
[0008]在一些实施例中，有机铵盐的结构式包括以下结构式中的一种或多种：
[0009][0010]本申请的一个或多个实施例中，提供一些具体的有机铵盐的结构式，用以钝化第一钝化层远离三维钙钛矿层的表面的缺陷，调节钙钛矿吸光层与电荷传输层的能级结构，有效提高相应的钙钛矿太阳能电池的开路电压及器件效率。
[0011]在一些实施例中，第二钝化层包括具有取代官能团的小分子烷烃或芳香烃；取代官能团包括羧基、巯基、磷酸基、羟基、氨基、氟、氯、碘中的一种或多种。
[0012]本申请的一个或多个实施例中，这些取代官能团可以进一步钝化第一钝化层远离三维钙钛矿层的缺陷，同时具有取代官能团的小分子烷烃或芳香烃的分子偶极矩可以有效调控钙钛矿吸光层与电荷传输层之间的能级匹配，促进载流子传输。此外，第二钝化层还可以起到阻隔水氧入侵，提高相应的钙钛矿太阳能电池的器件稳定性的作用。
[0013]在一些实施例中，小分子烷烃或芳香烃的数均分子量范围是40
‑
500。
[0014]本申请的一个或多个实施例中，提供小分子烷烃或芳香烃的数均分子量，以提供适合的第二钝化层的材料，使得包括但不限于上述数均分子量范围的小分子烷烃或芳香烃在室温下具有良好的流体状态，使得其形成第二钝化层的过程中与第一钝化层具有良好的接触性，以及使得所形成的第二钝化层的膜层内各物质分布均匀性良好，从而使得所形成的第二钝化层的膜层质量良好，以实现钝化第一钝化层远离三维钙钛矿层的缺陷、调控钙钛矿吸光层与电荷传输层之间的能级匹配，促进载流子传输的效果。
[0015]在一些实施例中，具有取代官能团的小分子烷烃或芳香烃的结构式包括以下结构式中的一种或多种：
[0016][0017]本申请的一个或多个实施例中，提供一些具体的具有取代官能团的小分子烷烃或芳香烃的结构式，用以钝化第一钝化层远离三维钙钛矿层的表面的缺陷，调节钙钛矿吸光层与电荷传输层的能级结构，有效提高相应的钙钛矿太阳能电池的开路电压及器件效率。
[0018]在一些实施例中，第二钝化层的厚度为0.1nm～10nm。
[0019]本申请的一个或多个实施例中，提供一些具体的第二钝化层的厚度，第二钝化层的厚度在该厚度范围内，使得第二钝化层对于三维钙钛矿层以及第一钝化层实现钝化效果的情况下，减少其对于三维钙钛矿层与电荷传输层之间载流子的传输效率的影响，实现第二钝化层的界面调节效果高效且稳定。
[0020]在一些实施例中，三维钙钛矿层和低维钙钛矿层包括Cs
(0
‑
0.05)
FA
(0.8
‑
0.95)
MA
(0
‑
0.10)
PbI
(2.7
‑
3)
Br
(0
‑
0.1)
。
[0021]本申请的一个或多个实施例中，提供一种具体的三维钙钛矿层和低维钙钛矿层的材料，用以验证本申请的第一钝化层和第二钝化层对于三维钙钛矿层的钝化和调节作用。
[0022]在一些实施例中，第一钝化层的厚度为1nm
‑
50nm。
[0023]本申请的一个或多个实施例中，提供一些具体的第一钝化层的厚度，在该厚度范围内，第一钝化层有效钝化第一钝化层远离三维钙钛矿层的表面的缺陷，且不影响相应的钙钛矿太阳能电池的器件效率。
[0024]第二方面，本申请提供一种钙钛矿太阳能电池，包括钙钛矿吸光层和电荷传输层；其中，钙钛矿吸光层为第一方面提供的任一钙钛矿吸光层，电荷传输层为空穴传输层或电子传输层，且电荷传输层形成于第二钝化层远离第一钝化层的表面。
[0025]本申请的一个或多个实施例中，通过第一方面提供的钙钛矿吸光层形成器件效率提升的钙钛矿太阳能电池，以提升钙钛矿太阳能电池的商业价值。
[0026]在一些实施例中，钙钛矿太阳能电池包括依次层叠设置的导电衬底、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、金属电极；电子传输层形成于第二钝化层远离第一钝化层的表面；或
[0027]钙钛矿太阳能电池包括依次层叠设置的导电衬底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、金属电极；空穴传输层形成于第二钝化层远离第一钝化层的表面。
[0028]本申请的一个或多个实施例中，第一方面任一提供的钙钛矿吸光层，可以应用于正型的钙钛矿太阳能电池，也可以应用于反型的钙钛矿太阳能电池，均可以提升相应的钙钛矿太阳能电池的器件效率和商业价值。
[0029]第三方面，本申请提供一种用电设备，包括第二方面提供的任一钙钛矿太阳能电池。
[0030]本申请中，钙钛矿太阳能电池作为上述用电设备的电源为其供电；或者，钙钛矿太阳能电池可以作为上述用电设备的能量储存单元。作为示例性地，用电设备可以为照明元件、显示元件或者汽车等。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿吸光层，其特征在于，包括层叠设置的三维钙钛矿层、第一钝化层和第二钝化层，所述第一钝化层位于所述三维钙钛矿层和所述第二钝化层之间，所述第一钝化层为低维钙钛矿层，所述第二钝化层为非钙钛矿层。2.根据权利要求1所述的钙钛矿吸光层，其特征在于，所述第二钝化层包括有机铵盐。3.根据权利要求2所述的钙钛矿吸光层，其特征在于，所述有机铵盐的结构式包括以下结构式中的一种或多种：4.根据权利要求1所述的钙钛矿吸光层，其特征在于，所述第二钝化层包括具有取代官能团的小分子烷烃或芳香烃；所述取代官能团包括羧基、巯基、磷酸基、羟基、氨基、氟、氯、碘中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的钙钛矿吸光层，其特征在于，所述小分子烷烃或芳香烃的数均分子量范围是40
‑
500。6.根据权利要求4或5所述的钙钛矿吸光层，其特征在于，所述具有取代官能团的小分子烷烃或芳香烃的结构式包括以下结构式中的一种或多种：
7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的钙钛矿吸光层，其特征在于，所述第二钝化层的厚度为0.1nm～10nm。8.根据权利要求1所述的钙钛矿吸光层，其特征在于，所述三维钙钛矿层和所述低维钙钛矿层包括Cs
(0
‑
0.05)

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永胜，陈国栋，
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：