【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池，具体的，涉及一种钙钛矿吸光层浆料、钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、近年，在全球气候变化下，光伏技术发展深受世界各国广泛重视。钙钛矿光伏电池成本低、效率高，被认为是最有希望实现低成本发电的新型光伏技术之一。目前实验室单元电池认证效率已经达到26％，电池模组认证效率已接近20％，与其他传统光伏技术相比，钙钛矿光伏电池还具有更高的功率输出、更强的弱光性能和机械灵活性等优势，使其能够被整合到各种包括交通、建筑一体化光伏、航空航天和物联网等应用中。
2、尽管在实验室规模和最小模块尺寸上单结钙钛矿电池器件的效率很高，但其在连续工作条件下的稳定性仍远远落后于工业硅器件。光照和热引起的离子迁移、非辐射复合和钙钛矿前体分解等内在问题仍然是实现钙钛矿光伏电池稳定寿命的阻碍。到目前为止，已有大量的策略致力于提高器件性能，包括成分/添加剂工程、界面修饰、形态控制和缺陷钝化，但是，目前的钙钛矿钝化方法大多针对的是某一类特定结构的电池器件，且改善效果单一有限，工艺复杂。
3、因此，现有的提高钙钛矿光伏电池稳定性能的方法还需进一步研究。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种钙钛矿吸光层浆料、钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该钙钛矿吸光层浆料中，仅引入单一添加剂，即可实现多功能位点协同钝化钙钛矿吸光层缺陷，提升钙钛矿吸光层成膜质量和载流子传输能力，从而有效提高钙钛矿太阳能电
2、在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种钙钛矿吸光层浆料。根据本专利技术的实施例，该钙钛矿吸光层浆料包括：钙钛矿前驱体材料、罗丹明类衍生物添加剂和溶剂，所述罗丹明类衍生物添加剂包括式1所示结构式，
3、
4、其中，r1包括o、si、ge或sn，nr2包括r3包括-h、-ch3、-cooh、-cooet、-f、-chf2或-cf3。
5、由此，本专利技术提供的钙钛矿吸光层浆料，在钙钛矿前驱体溶液中加入罗丹明类衍生物添加剂，罗丹明类衍生物添加剂分子结构中的平面刚性的共轭π电子体系，可以减少钙钛矿吸光层成膜过程中的离子迁移，从而可以降低钙钛矿吸光层界面接触处的非辐射复合，并且，平面刚性的共轭π电子体系也可以诱导钙钛矿吸光层成膜过程中晶体定向生长，使晶体取向增强，从而提升钙钛矿吸光层中载流子电荷的运输能力，从而可以提升钙钛矿太阳能电池的光电性能；另外罗丹明类衍生物分子结构中带正电荷的咕吨氨基结构，能够与钙钛矿吸光层内部以及晶粒的晶界和界面接触处带负电荷的缺陷相互作用，从而消除部分缺陷并降低非辐射复合，从而可以有效降低钙钛矿太阳能电池开路电压(voc)的损失。由此，本专利技术提供的钙钛矿吸光层浆料，通过引入单一添加剂，即在钙钛矿前驱体溶液中加入罗丹明类衍生物，即可达到多功能协同钝化钙钛矿吸光层内部以及钙钛矿吸光层晶界间的缺陷和修饰不同功能层界面接触的作用，并提升钙钛矿成膜质量和载流子传输能力，最终获得大晶粒尺寸、取向结晶、低缺陷密度的高质量钙钛矿吸光层，从而可以有效提高制备得到的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和长期稳定性，并且，钙钛矿吸光层浆料成膜工艺简单具有普适性，有利于实现工业化生产。
6、另外，根据本专利技术上述实施例的钙钛矿吸光层浆料还可以具有如下附加的技术特征：
7、根据本专利技术的实施例，所述钙钛矿前驱体材料包括abx3型钙钛矿前驱体，其中，a包括rb+、cs+、ch3nh3+、ch3ch2nh3+、ch3(ch2)2nh3+、ch3(ch2)3nh3+和hc(nh2)2+中的至少一种；b包括pb2+、sn2+、cu2+和ge2+中的至少一种，x包括cl-、br-、i-、scn-、bf4-和pf6-中至少一种。由此，本专利技术提供的钙钛矿吸光层浆料，其钝化方法适用的钙钛矿种类较多，具有普适性，有利于实现工业化生产。
8、根据本专利技术的实施例，所述浆料中所述钙钛矿前驱体材料的浓度为30wt％-60wt％。由此，钙钛矿吸光层浆料在成膜过程中结晶效果较好，得到的钙钛矿吸光层性能较好，从而可以进一步提高钙钛矿太阳能电池的光电性能。
9、根据本专利技术的实施例，所述浆料中所述罗丹明类衍生物添加剂的浓度为0.1wt％-0.5wt％。由此，可以提高钙钛矿吸光层成膜过程中的钝化效果，得到性能较好的钙钛矿吸光层，从而有效提高钙钛矿太阳能电池的光电性能和长期稳定性。
10、在本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种钙钛矿太阳能电池。根据本专利技术的实施例，该钙钛矿太阳能电池包括：衬底；第一电极，所述第一电极设在所述衬底上；第一传输层，所述第一传输层设在所述第一电极上远离所述衬底的一侧；钙钛矿吸光层，所述钙钛矿吸光层设在所述第一传输层上远离所述衬底的一侧，所述钙钛矿吸光层采用前面所述的钙钛矿吸光层浆料制备得到；第二传输层，所述第二传输层设在所述钙钛矿吸光层上远离所述衬底的一侧；第二电极，所述第二电极设在所述第二传输层上远离所述衬底的一侧。
11、由此，本专利技术提供的钙钛矿太阳能电池，其钙钛矿吸光层采用上述钙钛矿吸光层浆料制备得到，所得钙钛矿吸光层的内部以及晶界间的缺陷钝化效果较好，且钙钛矿吸光层分别与第一传输层和第二传输层之间的界面接触处的非辐射复合较少，从而使得上述结构的钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率和较好的长期稳定性。本领域技术人员可以理解，上述钙钛矿太阳能电池，其结构中的钙钛矿吸光层采用前面所述的钙钛矿吸光层浆料制备得到，具有前面所述钙钛矿吸光层浆料的所有特征和优点，在此不再过多的赘述。
12、另外，根据本专利技术上述实施例的钙钛矿太阳能电池还可以具有如下附加的技术特征：
13、根据本专利技术的实施例，所述钙钛矿吸光层的厚度为300nm-800nm。由此，可以提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。
14、根据本专利技术的实施例，所述第一传输层为空穴传输层，所述第二传输层为电子传输层；或，所述第一传输层为电子传输层，所述第二传输层为空穴传输层。由此，该钙钛矿太阳能电池可以为倒置型结构也可以为正置型结构，且均具有较高的光电转换效率和较好的长期稳定性。
15、在本专利技术的又一个方面，本专利技术提供了一种制备前面所述钙钛矿太阳能电池的方法。根据本专利技术的实施例，制备前面所述钙钛矿太阳能电池的方法包括：(1)在衬底上形成第一电极；(2)在所述第一电极上远离所述衬底的一侧形成第一传输层；(3)在所述第一传输层的远离所述衬底的一侧施加包括钙钛矿前驱体材料和罗丹明类衍生物添加剂的浆料，以便在所述第一传输层的远离所述衬底的一侧形成钙钛矿吸光层；(4)在所述钙钛矿吸光层上远离所述衬底的一侧形成第二传输层；(5)在所述第二传输层上远离所述衬底的一侧形成第二电极。
16、由此，上述制备钙钛矿太阳能电池的方法中，在制备钙钛矿吸光层时采用包括钙钛矿前驱体材料和罗丹明本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钙钛矿吸光层浆料，其特征在于，包括：钙钛矿前驱体材料、罗丹明类衍生物添加剂和溶剂，所述罗丹明类衍生物添加剂包括式1所示结构式，
2.根据权利要求1所述的浆料，其特征在于，所述钙钛矿前驱体材料包括ABX3型钙钛矿前驱体，其中，A包括Rb+、Cs+、CH3NH3+、CH3CH2NH3+、CH3(CH2)2NH3+、CH3(CH2)3NH3+和HC(NH2)2+中的至少一种；B包括Pb2+、Sn2+、Cu2+和Ge2+中的至少一种，X包括Cl-、Br-、I-、SCN-、BF4-和PF6-中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的浆料，其特征在于，所述浆料中所述钙钛矿前驱体材料的浓度为30wt％-60wt％。
4.根据权利要求1所述的浆料，其特征在于，所述浆料中所述罗丹明类衍生物添加剂的浓度为0.1wt％-0.5wt％。
5.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的厚度为300nm-800nm。
7.根据权利要求5或6所述的钙钛矿太阳能
8.一种制备权利要求5-7中任一项所述钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，在所述第一传输层的远离所述衬底的一侧施加包括钙钛矿前驱体材料和罗丹明类衍生物添加剂的浆料后进行退火。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的退火方式包括烘箱退火、热台退火或激光退火，所述烘箱退火和热台退火的退火温度为100℃-150℃，退火时间为10min-90min；所述激光退火的光源波长为900nm-1100nm。
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿吸光层浆料，其特征在于，包括：钙钛矿前驱体材料、罗丹明类衍生物添加剂和溶剂，所述罗丹明类衍生物添加剂包括式1所示结构式，
2.根据权利要求1所述的浆料，其特征在于，所述钙钛矿前驱体材料包括abx3型钙钛矿前驱体，其中，a包括rb+、cs+、ch3nh3+、ch3ch2nh3+、ch3(ch2)2nh3+、ch3(ch2)3nh3+和hc(nh2)2+中的至少一种；b包括pb2+、sn2+、cu2+和ge2+中的至少一种，x包括cl-、br-、i-、scn-、bf4-和pf6-中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的浆料，其特征在于，所述浆料中所述钙钛矿前驱体材料的浓度为30wt％-60wt％。
4.根据权利要求1所述的浆料，其特征在于，所述浆料中所述罗丹明类衍生物添加剂的浓度为0.1wt％-0.5wt％。
5.一种钙...
【专利技术属性】
技术研发人员：王佳，侯丽新，宋鑫，
申请(专利权)人：中国乐凯集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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