一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池，包括正式电池和反式电池两种电池结构，所述正式电池的结构包括玻璃基底、透明电极、电子传输层、电子传输界面钝化层、钙钛矿层、空穴传输界面钝化层、空穴传输层、电极。反式电池的结构包括玻璃基底、透明电极、空穴传输层、空穴传输界面钝化层、钙钛矿层、电子传输界面钝化层、电子传输层、电极。该界面钝化的钙钛矿太阳能电池及其制备方法中的制备流程更加高效，且制造的钙钛矿太阳能电池具有更高的稳定性，具有良好的应用前景，有利于加快钙钛矿太阳能电池的产业化，通过低成本溶液法钝化钙钛矿

【技术实现步骤摘要】
一种界面钝化的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
，具体为一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能电池利用光伏效应为工作原理将太阳能直接转化为工业和生活使用的电能，成为解决人类能源危机最具潜力的科技之一。近年来钙钛矿太阳能电池的转换效率进步大，而且比传统的硅电池更便宜、更易生产，因此钙钛矿太阳能电池有望获得广泛的应用。
[0003]钙钛矿太阳能电池按照光传播与电荷传输方向可以从结构上分为“正式”结构和“反式”结构，其基本构成主要包括：透明电极、电子传输层、由钙钛矿材料组成的光吸收层、空穴传输层、电极。钙钛矿光吸收层中产生电子载流子和空穴载流子，分别被传输到电子传输层和空穴传输层，以及电极层。在钙钛矿光吸收层和电子传输层的界面上存在晶格缺陷，导致电子和空穴的复合损失
[0004]目前，已有一些钙钛矿太阳能电池试图解决界面复合损失和稳定性问题，如在界面处添加有机分子或离子、聚合物、功能化石墨烯等。但是这些技术仍具有明显的局限性，仍然需要发展新型的低成本技术来提升效率和稳定性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术有效减少界面电荷复合损失，提升电池的效率和稳定性，具有良好的应用前景。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池，包括正式电池和反式电池两种电池结构，所述正式电池的结构包括玻璃基底、透明电极、电子传输层、电子传输界面钝化层、钙钛矿层、空穴传输界面钝化层、空穴传输层、电极。所述反式电池的结构包括玻璃基底、透明电极、空穴传输层、空穴传输界面钝化层、钙钛矿层、电子传输界面钝化层、电子传输层、电极。所述电子传输界面钝化层为溶液法涂布的碱土金属乙酸盐化合物。
[0007]进一步的，所述电子传输界面钝化层的制备过程中，碱土金属乙酸盐化合物为乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡中的至少一种，包括这些化合物按照在总质量中的比例(0％
‑
100％)进行混合溶解后制备的薄膜，所述电子传输界面钝化层厚度为0.1
‑
10nm。
[0008]进一步的，所述电子传输界面钝化层的制备过程中，配置乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡中的至少一种化合物的溶液，包括这些化合物按照在总质量中的比例(0％
‑
100％)进行混合后溶解，溶剂为乙醇、异丙醇中的至少一种。
[0009]进一步的，通过狭缝涂布法、刮刀法、旋涂法、喷涂法、浸泡法对电子传输界面钝化层进行制备。
[0010]进一步的，所述透明电极为ITO、FTO中的至少一种，厚度100
‑
1000nm；所述电子传输层为C60、PCBM、氧化锡、二氧化钛中的至少一种，厚度1
‑
100nm；所述钙钛矿层为铅基卤化物钙钛矿、锡基卤化物钙钛矿、铅锡混合卤化物钙钛矿中的至少一种，厚度50
‑
5000nm。
[0011]进一步的，所述空穴传输界面钝化层为氨基、羧基分子化合物中的至少一种，厚度0.1
‑
10nm；所述空穴传输层为氧化镍、碘化铜、PTAA中的至少一种，厚度1
‑
100nm；所述电极为金、银、铜、铜基合金、ITO、FTO中的至少一种，厚度10
‑
1000nm。
[0012]一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池制备方法，该制备方法用于制备如上述的正式电池和反式电池两种电池结构，所述正式电池结构的制备方法包括以下步骤：
[0013]步骤一、用去离子水或者纯水清洗透明电极的表面，然后采用加热的方式将其表面进行干燥处理；
[0014]步骤二、利用紫外臭氧或者等离子处理透明电极表面，时间1
‑
30分钟；
[0015]步骤三、在电极表面制备电子传输层，所用材料为C60、PCBM、氧化锡、二氧化钛中的至少一种，方法包括真空蒸镀、狭缝涂布、喷涂等，厚度1
‑
100nm；
[0016]步骤四、在电子传输层表面制备电子传输界面钝化层，所用材料为碱土金属乙酸盐化合物，包括乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡中的至少一种，或者这些化合物按照在总质量中的比例(0％
‑
100％)进行混合溶解后制备的薄膜，溶剂为乙醇、异丙醇中的至少一种，通过狭缝涂布法、刮刀法、旋涂法、喷涂法、浸泡法进行制备，其厚度为0.1
‑
10nm；
[0017]步骤五、在电子传输界面钝化层表面制备钙钛矿薄膜；
[0018]步骤六、在钙钛矿层表面制备空穴传输界面钝化层，所用材料为氨基、羧基分子化合物中的至少一种，方法包括真空蒸镀、狭缝涂布、喷涂等，厚度0.1
‑
10nm；
[0019]步骤七、在透明电极表面沉积空穴传输层，所用材料包括氧化镍、碘化铜、PTAA中的一种，方法包括磁控溅射、狭缝涂布、喷涂等，厚度1
‑
100nm；
[0020]步骤八、在空穴传输层表面上制备电极，所用材料包括金、银、铜、铜基合金、ITO、FTO等，方法包括真空蒸镀、磁控溅射等，电极厚度为10
‑
1000nm。
[0021]进一步的，所述步骤五中，钙钛矿薄膜所用材料包括铅基卤化物钙钛矿、锡基卤化物钙钛矿、铅锡混合卤化物钙钛矿中的至少一种，方法包括狭缝涂布、真空蒸镀，上述钙钛矿薄膜经过退火处理，退火温度为50
‑
150℃，退火时间为0.1
‑
1h；钙钛矿薄膜厚度为50
‑
5000nm。
[0022]进一步的，所述反式电池结构的制备方法包括以下步骤：
[0023]步骤一、用去离子水或者纯水清洗透明电极的表面，然后采用加热的方式将其表面进行干燥处理；
[0024]步骤二、利用紫外臭氧或者等离子处理透明电极表面，时间1
‑
30分钟；
[0025]步骤三、在透明电极表面沉积空穴传输层，所用材料包括氧化镍、碘化铜、PTAA中的一种，方法包括磁控溅射、狭缝涂布、喷涂等，厚度1
‑
100nm；
[0026]步骤四、在空穴传输层表面制备空穴传输界面钝化层，所用材料为氨基、羧基分子化合物中的至少一种，方法包括真空蒸镀、狭缝涂布、喷涂等，厚度0.1
‑
10nm；
[0027]步骤五、在空穴传输界面钝化层表面制备钙钛矿薄膜，所用材料包括铅基卤化物钙钛矿、锡基卤化物钙钛矿、铅锡混合卤化物钙钛矿中的至少一种，方法包括狭缝涂布、真空蒸镀。上述钙钛矿薄膜经过退火处理，退火温度为50
‑
150℃，退火时间为0.1
‑
1h；钙钛矿
薄膜厚度为50
‑
5000nm；
[0028]步骤六、在钙钛矿薄膜表面制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：包括正式电池和反式电池两种电池结构，所述正式电池的结构包括玻璃基底、透明电极、电子传输层、电子传输界面钝化层、钙钛矿层、空穴传输界面钝化层、空穴传输层、电极；所述反式电池的结构包括玻璃基底、透明电极、空穴传输层、空穴传输界面钝化层、钙钛矿层、电子传输界面钝化层、电子传输层、电极；所述电子传输界面钝化层为溶液法涂布的碱土金属乙酸盐化合物。2.根据权利要求1所述的一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述电子传输界面钝化层的制备过程中，碱土金属乙酸盐化合物为乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡中的至少一种，包括这些化合物按照在总质量中的比例(0％
‑
100％)进行混合溶解后制备的薄膜，所述电子传输界面钝化层厚度为0.1
‑
10nm。3.根据权利要求2所述的一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述电子传输界面钝化层的制备过程中，配置乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡中的至少一种化合物的溶液，包括这些化合物按照在总质量中的比例(0％
‑
100％)进行混合后溶解，溶剂为乙醇、异丙醇中的至少一种。4.根据权利要求3所述的一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：通过狭缝涂布法、刮刀法、旋涂法、喷涂法、浸泡法对电子传输界面钝化层进行制备。5.根据权利要求1所述的一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述透明电极为ITO、FTO中的至少一种，厚度100
‑
1000nm；所述电子传输层为C60、PCBM、氧化锡、二氧化钛中的至少一种，厚度1
‑
100nm；所述钙钛矿层为铅基卤化物钙钛矿、锡基卤化物钙钛矿、铅锡混合卤化物钙钛矿中的至少一种，厚度50
‑
5000nm。6.根据权利要求1所述的一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述空穴传输界面钝化层为氨基、羧基分子化合物中的至少一种，厚度0.1
‑
10nm；所述空穴传输层为氧化镍、碘化铜、PTAA中的至少一种，厚度1
‑
100nm；所述电极为金、银、铜、铜基合金、ITO、FTO中的至少一种，厚度10
‑
1000nm。7.一种界面钝化的钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于：该制备方法用于制备如权利要求1所述的正式电池和反式电池两种电池结构，所述正式电池结构的制备方法包括以下步骤：步骤一、用去离子水或者纯水清洗透明电极的表面，然后采用加热的方式将其表面进行干燥处理；步骤二、利用紫外臭氧或者等离子处理透明电极表面，时间1
‑
30分钟；步骤三、在电极表面制备电子传输层，所用材料为C60、PCBM、氧化锡、二氧化钛中的至少一种，方法包括真空蒸镀、狭缝涂布、喷涂等，厚度1
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100nm；步骤四、在电子传输层表面制备电子传输界面钝化层，所用材料为碱土金属乙酸盐化合物，包括乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡中的至少一种，或者这些化合物按照在总质量中的比例(0％
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100％)进行混合溶解后制备的薄膜，溶剂为乙醇、异丙醇中的至少一种，通过狭缝涂布法、刮刀法、旋涂法、喷涂法、浸泡法进行制备，其厚度为0.1
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10n...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭东，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：