【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池，具体为一种钙钛矿太阳能电池及其吸光层的制备方法。
技术介绍
1、太阳能电池是目前已知能够最高效利用太阳能的方式之一，近一个多世纪以来，一直是全球科学家关注的热门领域。2009年以来钙钛矿太阳能电池的出现，迅速引发了科学界和社会界的广泛关注，由于其理论效率超过30％，带隙连续可调和超薄柔性等优异性能，全世界进行了大量的研究投入。但由于其离子性质，相比硅太阳能电池，稳定性有一定差距，同时由于制作工艺的复杂性，导致无法实现其真正的低成本、高效率和高稳定性，商业化道路依然面临各种挑战。
2、目前，以溶液法制备太阳能电池吸光层的方法主要有两种，一种是所有原料溶于一个容器，通过一步旋涂或刮涂的方式直接制备钙钛矿薄膜，也是最先发展起来，同时也是目前pce最高的方式，但正是由于其工艺简单，其内在结晶和光物理机制的深入研究以及外在工艺的控制都较为困难，较难推广到大面积使用。另一种则是将钙钛矿(abx3)分解为第一步制备金属卤化物bx2(一般为卤化铅或卤化锡)薄膜，在第二步沉积卤化铵ax(一般为甲脒卤化物fax或甲胺卤化物max)，退火过程中卤化铵ax与预沉积的金属卤化物bx2反应结晶得到abx3结构的钙钛矿薄膜，但是此过程中，所需原料的纯度一般>99.9％，成本较高，第一步卤化铅薄膜稳定性差，制备的器件稳定性较差，第二步旋涂后需要在特定湿度环境退火，对湿度高度命敏感，且通常两步间隔时间通常为几分钟到十几分钟，第二步与后退火之间间隔也是十分钟以内，间隔超过15分钟结晶质量会非常差，效率和稳定性都难以
3、因此寻找一种原料价格低廉，工艺灵活，且同时能实现高效率和高稳定性的钙钛矿太阳能电池吸光层的制备工艺，以应对未来钙钛矿电池的大面积制备和真正实现商业化应用至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种钙钛矿太阳能电池及其吸光层的制备方法。本专利技术吸光层的制备分为两步，第一步是铅源和卤源反应得到介孔卤化铅薄膜，第二步是在介孔卤化铅薄膜上引入甲脒卤化物和甲胺卤化物，本专利技术创造性地发现，在进行第一步之前引入氯化铅薄膜作为基底，可以延缓第一步生成介孔卤化铅薄膜的结晶速度，提高结晶质量；并且各步骤中的退火条件也极为重要，通过调控各参数，使得本专利技术制备得到的钙钛矿太阳能电池效率高，稳定性好，各工序得到的薄膜保存时间长。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池吸光层的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将氯化铅溶液旋涂在基底上后进行退火处理和臭氧处理，得到氯化铅薄膜；
5、s2、将醋酸铅、卤化铵和尿素溶于溶剂中后得到前驱液，将所述前驱液旋涂于s1所述的氯化铅薄膜上，经退火后冷却至室温，得到介孔卤化铅薄膜；
6、s3、将甲脒卤化物和甲胺卤化物溶液旋涂于所述s2的介孔卤化铅薄膜上，经预退火和退火处理后即得吸光层。
7、本专利技术s1步骤的存在能够提高s2步骤制备的卤化铅薄膜均匀性，经过高温退火反应后卤化铅薄膜呈介孔形貌，延缓s2生成卤化铅薄膜的结晶速度，提高结晶质量，提高薄膜质量。
8、优选地，所述s1的氯化铅溶液中，氯化铅与溶剂的质量体积比为2mg/ml。
9、优选地，所述s1中，将氯化铅溶液以5000rpm加速度2000rpm/s旋涂30s旋涂在基底上。
10、优选地，所述s1中退火处理为100～170℃退火5～10分钟。示例性地，所述退火温度为100℃、120℃、150℃、170℃中的任意一者或两者之间的数值。更为优选地，所述s1中退火处理为150℃退火5分钟。
11、优选地，所述s1中臭氧处理10分钟。
12、优选地，所述s2步骤中前驱液的浓度为1.5mol/l。
13、优选地，所述s2步骤中，醋酸铅、卤化铵和尿素的摩尔比为1.5:3:0.17。引入固体溶剂尿素作为第一步卤化铅前驱液添加剂，可以提高卤素的溶解度，借此提高前驱液浓度和稳定性，从而提高钙钛矿薄膜厚度，有效提高薄膜结晶质量，从而提高voc和jsc。
14、优选地，所述s2的溶剂为体积比为9:1的n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜。
15、优选地，所述s2中前驱液以1500rpm加速度1500rpm/s旋涂30s旋涂于s1所述的卤化铅薄膜上。
16、优选地，所述s2的退火为110℃退火2分钟。
17、本专利技术s2步骤制备得到的介孔卤化铅薄膜，在进行s3步骤处理之前，可以常温低湿度(<20％)保存12小时，对器件效率和稳定性至关重要，工艺较灵活，放宽了对时间的要求。
18、优选地，所述s3中甲脒卤化物和甲胺卤化物的重量份比为62.5:11.8。
19、优选地，所述s3中溶液的溶剂为异丙醇。
20、优选地，所述s3中将甲脒卤化物和甲胺卤化物溶液以1800rpm加速度1800rpm/s旋涂30s旋涂于所述s2的介孔卤化铅薄膜上。
21、优选地，所述s3中预退火的温度为60～80℃，时间为5～10分钟。示例性地，所述预退火的温度为60℃、70℃、80℃中的任意一者或两者之间的数值。更为优选地，所述s3中预退火的温度为70℃，时间为10分钟。
22、优选地，所述s3中退火温度为120～180℃，时间为30分钟。示例性地，所述退火温度为120℃、140℃、160℃、180℃中的任意一者或两者之间的数值。更为优选地，所述s3中退火温度为160℃，时间为30分钟。
23、本专利技术s3步骤预退火处理能够明显提高工艺灵活性，得到的吸光层可以常温惰性气体中保存超过1小时再制备电池，工艺更灵活。
24、第二方面，本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池，包括正置结构和倒置结构；
25、所述正置结构，其自下而上包括透明导电衬底、电子传输层、吸光层、空穴传输层、背电极；
26、所述倒置结构，自下而上包括透明导电衬底、空穴传输层、吸光层、电子传输层、背电极；
27、所述正置结构和倒置结构的吸光层为上述钙钛矿太阳能电池吸光层的制备方法制备得到的吸光层。
28、优选地，在所述正置结构中，所述吸光层和空穴传输层之间还设置有钝化层；在所述倒置结构中，所述吸光层和电子传输层之间还设置有钝化层。
29、第三方面，本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
30、制备正置结构的钙钛矿太阳能电池：
31、1、选用透明导电衬底，并进行预处理；
32、2、选用电子传输层材料，以溶液旋涂法在预处理后的透明导电衬底上制备电子传输层，再进行退火、冷却和臭氧处理，得到制备好的电子传输层；
33、3、按照所述吸光层的制备方法以所述的电子传输层为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钙钛矿太阳能电池吸光层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中退火处理为100～170℃退火5～10分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中，醋酸铅、卤化铵和尿素的摩尔比为1.5:3:0.17。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2的退火为110℃退火2分钟。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3中甲脒卤化物和甲胺卤化物的重量份比为62.5:11.8。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3中预退火的温度为60～80℃，时间为5～10分钟。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3中退火温度为120～180℃，时间为30分钟。
8.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括正置结构和倒置结构；
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，在所述正置结构中，所述吸光层和空穴传输层之间还设置有钝化层；在所述倒置结构中，所述吸光层和电子
10.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池吸光层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s1中退火处理为100～170℃退火5～10分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s2步骤中，醋酸铅、卤化铵和尿素的摩尔比为1.5:3:0.17。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s2的退火为110℃退火2分钟。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s3中甲脒卤化物和甲胺卤化物的重量份比为62.5:11.8。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文华，王润梼，
申请(专利权)人：华彩光能科技云南有限公司，
类型：发明
国别省市：
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