【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钙钛矿太阳能电池(psc)制备，特别涉及一种以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、在用于平面psc的各种平面型电子传输层(etl)中，tio2和sno2是研究最广泛的两种材料。tio2通常存在电子迁移率低以及与钙钛矿能带不匹配等问题，这会导致pscs的较大滞后性和较差的紫外稳定性，且通常需要高温制备。相比之下，sno2显示出更高的电子迁移率、更好的紫外稳定性、更适合与钙钛矿的能带对齐，因此被认为是平面型钙钛矿太阳能电池电子传输层的有力候选者。
2、但无论是旋涂氧化锡纳米胶体还是化学浴沉积得到的氧化锡电子传输层，表面均存在着大量的氧空位及羟基基团等缺陷，这些缺陷会成为非辐射复合中心，仍然不利于电荷传输，不仅会降低钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，还会降低其稳定性，所以需要采取一定手段降低其表面缺陷密度。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法：
2、(1)在清洗干净并烘干的导电基底表面，通过化学浴沉积(cbd)形成sno2电子传输层，
3、导电基底为fto、ito导电玻璃或pen/ito柔性导电衬底，
4、对导电基底表面先用洗衣粉水溶液充分擦拭后，用清水充分冲洗后，先于去离子水中超声清洗三次，每次15min，再于无水乙醇中超声清洗两次，每次15min，
5、清洗完毕后放入烘箱中72℃烘
6、将尿素、sncl2·2h2o、盐酸、巯基乙酸混合充分后分散于水中，再将经过上述清洗并烘干的导电基底置于其中升温处理一段时间后，取出导电基底并于去离子水中超声清洗10min后，再于无水乙醇中超声清洗10min，烘干后在空气环境中进行退火处理后，再进行紫外臭氧处理，
7、其中，升温处理为90℃处理5～6h，退火处理为170℃退火1h，紫外臭氧处理时间为15min。
8、(2)于sno2电子传输层表面形成三氟甲磺酸锂修饰层
9、将三氟甲磺酸锂配制成旋涂液，并于步骤(1)中得到的sno2电子传输层表面旋涂成膜，旋涂结束后，进行退火处理得到三氟甲磺酸锂修饰层，
10、其中，旋涂液中三氟甲磺酸锂的浓度为0.4～1.6mg/ml，旋涂过程中，向sno2电子传输层表面滴加旋涂液75μl旋涂，旋涂转速2000～4000rpm，旋涂时间为20～40s，退火处理为160℃退火10min；
11、(3)于三氟甲磺酸锂修饰层表面形成钙钛矿吸收层
12、在步骤(2)得到的三氟甲磺酸锂修饰层表面旋涂钙钛矿前驱溶液，转速1000～6000rpm，旋涂时间为20～60s，旋涂至第7～12s时滴加反溶剂，旋涂结束后，进行退火处理得到钙钛矿吸收层，钙钛矿吸收层厚度为300～500nm；
13、其中，钙钛矿前驱溶液为将包括碘化铅、甲基胺溴化铅、碘甲脒、氯化甲胺加入到dmf和dmso的混合溶剂中后，置于磁力搅拌器上室温(25℃，下同)搅拌6～8小时配制而成，dmf和dmso的体积比为8：1，
14、反溶剂为氯苯，退火处理为100℃退火30min；
15、(4)于钙钛矿吸收层表面形成空穴传输层
16、于步骤(3)得到的钙钛矿吸收层表面旋涂空穴传输层前驱液，转速3000～5000rpm，旋涂时间为20～40s，干燥后形成空穴传输层，
17、空穴传输层为spiro-ometad，
18、空穴传输层前驱液为2,2',7,7'-四溴-9,9'-螺二、三(4-碘苯)胺(spiro-ometad)的氯苯溶液、叔丁基吡啶、双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液、三[4-叔丁基-2-(1h-吡唑-1-基)吡啶]钴三(1,1,1-三氟-n-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺盐)的乙腈溶液混合而成；
19、(5)于空穴传输层表面形成金属电极
20、于热蒸发镀膜装置中，对步骤(4)制备所得的空穴传输层表面蒸镀形成金属电极，
21、金属电极为金或银电极。
22、本专利技术还提供了一种通过上述方法制备得到的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池，层结构依次为作为导电阴极的导电基底、化学浴沉积在导电基底上的sno2电子传输层、旋涂在sno2表面的三氟甲磺酸锂修饰层、钙钛矿吸收层、空穴传输层、金属电极阳极。
23、本专利技术使用三氟甲磺酸锂作为双侧钝化修饰层，匹配电子传输层和钙钛矿层的能级，利用其中的三氟甲基与氧化锡表面的氧空位配位，降低薄膜表面的缺陷密度，另外锂及磺酸基团的引入能够改善钙钛矿的结晶，在修饰后能够提升钙钛矿薄膜的质量，而且三氟甲磺酸锂自身不存在腐蚀性或吸湿性，可避免对钙钛矿造成不良影响，最终使钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性得到显著提高。相比于其他类型的含氟磺酸盐，如三氟甲基磺酸四乙铰、九氟-1-丁烷磺酸理等，具有更好的修饰效果。
24、本申请制备的钙钛矿太阳能电池器件最高光电转化效率为24.5％，且在n2环境中储存2000小时后，仍保持95％以上的初始光电转换效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，
2.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述导电基底为FTO、ITO导电玻璃或PEN/ITO柔性导电衬底，
3.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将包括尿素、SnCl2·2H2O、盐酸、巯基乙酸充分分散于水中作为所述化学浴，再将经过上述清洗并烘干的所述导电基底置于所述化学浴中升温处理一段时间后，取出所述导电基底并于去离子水中超声清洗后，再于无水乙醇中超声清洗，再烘干后在空气环境中进行退火处理后，再进行紫外臭氧处理，
4.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述旋涂液中三氟甲磺酸锂的浓度为0.4～1.6mg/mL，旋涂过程中，向所述SnO2电子传输层表面滴加所述旋涂液75μL旋涂，旋涂转速2000～4000rpm，旋涂时间
5.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述钙钛矿前驱溶液为将包括碘化铅、甲基胺溴化铅、碘甲脒、氯化甲胺加入到DMF和DMSO的混合溶剂中后，置于磁力搅拌器上室温搅拌6～8小时配制而成，DMF和DMSO的体积比为8：1。
6.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，旋涂转速1000～6000rpm，旋涂时间为20～60s，旋涂至第7～12s时滴加反溶剂，所述反溶剂为氯苯，旋涂结束后的所述退火处理为100℃退火30min。
7.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述空穴传输层前驱液为2,2',7,7'-四溴-9,9'-螺二、三(4-碘苯)胺(spiro-OMeTAD)的氯苯溶液、叔丁基吡啶、双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液、三[4-叔丁基-2-(1H-吡唑-1-基)吡啶]钴三(1,1,1-三氟-N-[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酰胺盐)的乙腈溶液混合而成。
8.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述金属电极为金电极或银电极。
9.一种通过权利要求1至8任一项所述方法制备得到的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池。
10.如权利要求9所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述钙钛矿太阳能电池在层结构上依次包括所述导电基底(1)、所述SnO2电子传输层(2)、所述三氟甲磺酸锂修饰层(3)、所述钙钛矿吸收层(4)、所述空穴传输层(5)、所述金属电极(6)。
...【技术特征摘要】
1.一种以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，
2.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述导电基底为fto、ito导电玻璃或pen/ito柔性导电衬底，
3.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将包括尿素、sncl2·2h2o、盐酸、巯基乙酸充分分散于水中作为所述化学浴，再将经过上述清洗并烘干的所述导电基底置于所述化学浴中升温处理一段时间后，取出所述导电基底并于去离子水中超声清洗后，再于无水乙醇中超声清洗，再烘干后在空气环境中进行退火处理后，再进行紫外臭氧处理，
4.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述旋涂液中三氟甲磺酸锂的浓度为0.4～1.6mg/ml，旋涂过程中，向所述sno2电子传输层表面滴加所述旋涂液75μl旋涂，旋涂转速2000～4000rpm，旋涂时间为20～40s，所述退火处理为160℃退火10min。
5.如权利要求1所述的以三氟甲磺酸锂修饰氧化锡为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述钙钛矿前驱溶液为将包括碘化铅、甲基胺溴化铅、碘甲脒、氯化甲胺加入到dmf和dmso的混合溶剂中后，置于磁力搅拌器上室温搅拌6～8小时配制而...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。