【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光伏，特别是涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池（psc）中钙钛矿油墨与底层电荷传输层（ctl）之间的相互作用对光伏器件性能的影响至关重要，这种相互作用影响钙钛矿薄膜的均匀性、电荷传输性质、复合过程、可重复性和稳定性等。
2、在p-i-n型钙钛矿太阳能电池中，电池结构由多层组成，很难在实验室之间甚至在同一实验室内实现良好的再现性。自组装单分子层材料如me-4pacz（[4-（3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基）丁基]膦酸），其被报道用于破纪录的钙钛矿/晶硅叠成电池上。me-4pacz自组装单分子膜作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池具有较高的效率。然而，由于钙钛矿前驱体溶液与底层me-4pacz的相互作用不佳，导致钙钛矿难以附着在me-4pacz上，因此，难以制造高效的钙钛矿器件。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。本专利技术的钙钛矿太阳能电池的制备方法能够避免由自组装单分子层材料如me-4pacz的相互作用不佳的问题，向自组装单分子层材料如me-4pacz前体溶液中添加6dpa提高了钙钛矿溶液对硅衬底的浸润性，同时保持了光伏器件的性能。
2、本申请一实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。
3、一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
4、在导电玻璃上依次制备空穴传输层、钙钛矿薄膜层、电子传输层和金属电极；其中，制备所述空穴传输层的空穴传输材料中包括
5、在其中一些实施例中，所述[4-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)丁基]磷酸与所述1,6-己烯二膦酸的质量比为1:2~1:6。
6、在其中一些实施例中，所述[4-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)丁基]磷酸与所述1,6-己烯二膦酸的质量比为1:4。
7、在其中一些实施例中，所述钙钛矿薄膜层通过钙钛矿前驱体溶液旋涂、退火制备而成。
8、在其中一些实施例中，所述钙钛矿薄膜层通过钙钛矿前驱体溶液采用反溶剂法经过一步旋涂，并在100℃~120℃温度下退火制备而成。
9、在其中一些实施例中，制备所述钙钛矿薄膜层的钙钛矿前驱体溶液中钙钛矿材料结构式为钙钛矿薄膜层的结构式为abx3，其中，a为甲胺离子、甲脒离子、乙脒离子、铯离子或铷离子中的一种或几种，b为铯离子、铅离子、锡离子、铜离子和锗离子中的一种或几种，x为氟离子、碘离子、溴离子、氯离子中的一种或几种。
10、在其中一些实施例中，所述钙钛矿薄膜层的钙钛矿前驱体溶液中钙钛矿材料结构式为钙钛矿薄膜层的结构式为abx3，其中，a包括甲胺离子、甲脒离子以及铯离子，b包括铯离子，x包括碘离子以及溴离子；
11、所述甲脒离子（fa+）的含量占a位阳离子总体的摩尔百分数为75%~85%，铯离子（cs+）的含量占a位阳离子总体的摩尔百分数为10%~20%，甲胺离子（ma+）的含量占a位阳离子总体的摩尔百分数为0~10%，溴离子（br-）的含量占x位阴离子总体的摩尔百分数为10%~30%，x位阴离子余量为碘离子（i-）。
12、在其中一些实施例中，所述钙钛矿前驱体溶液的溶剂为二甲基亚砜（dmso）和n，n-二甲基甲酰胺（dmf）的第一混合液，或者二甲基亚砜（dmso）、n-甲基吡咯烷酮（nmp）和n，n-二甲基甲酰胺（dmf）的第二混合液；其中，第一混合液中二甲基亚砜（dmso）和n，n-二甲基甲酰胺（dmf）的体积比为0~5:10；第二混合液中二甲基亚砜（dmso）、n-甲基吡咯烷酮（nmp）和n，n-二甲基甲酰胺（dmf）的体积比为1:（0-1）:（8-9）。
13、在其中一些实施例中，所述空穴传输材料的浓度为0.1mm/ml~2mm/ml。
14、在其中一些实施例中，所述电子传输层包括pcbm、sno2、zno2、al2o3、c60以及icba中的一种或多种。
15、在其中一些实施例中，所述空穴传输层包括[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸及其衍生物、[2-(9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸及其衍生物、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、聚对苯二甲酸乙二醇酯、3-己基噻吩的聚合物、pedot:pss、niox以及cuscn中的一种或多种。
16、在其中一些实施例中，所述钙钛矿太阳能电池的制备方法还包括如下步骤：在制备电子传输层之后，在所述电子传输层上制备空穴阻挡层，在所述空穴阻挡层上制备所述金属电极。
17、在其中一些实施例中，所述钙钛矿太阳能电池的制备方法还包括如下步骤：在制备空穴传输层之前，在所述导电玻璃上制备niox纳米颗粒层，再在所述niox纳米颗粒层上制备所述空穴传输层，所述niox纳米颗粒层与所述空穴传输层复合。
18、本申请一实施例还提供了一种钙钛矿太阳能电池。
19、一种钙钛矿太阳能电池，采用上述钙钛矿太阳能电池的制备方法制备得到。
20、上述钙钛矿太阳能电池的制备方法中，将1,6-己烯二膦酸（6dpa）作为第二组分添加到me-4pacz的空穴传输材料中，改善me-4pacz在ito导电玻璃上的浸润性，有利于形成均匀的钙钛矿薄膜层，同时保持了光伏器件的性能，并且光伏器件良好性能具有较高可重复性。
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1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述[4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸与所述1,6-己烯二膦酸的质量比为1:2~1:6。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述[4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸与所述1,6-己烯二膦酸的质量比为1:4。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿薄膜层通过钙钛矿前驱体溶液旋涂、退火制备而成。
5.根据权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿薄膜层通过钙钛矿前驱体溶液采用反溶剂法经过一步旋涂，并在100℃~120℃温度下退火制备而成。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，制备所述钙钛矿薄膜层的钙钛矿前驱体溶液中钙钛矿材料结构式为钙钛矿薄膜层的结构式为ABX3，其中，A为甲胺离子、甲脒离子、乙脒离子、铯离子或铷离子中的一种或几种
7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，制备所述钙钛矿薄膜层的钙钛矿前驱体溶液中钙钛矿材料结构式为钙钛矿薄膜层的结构式为ABX3，其中，A包括甲胺离子、甲脒离子以及铯离子，B包括铯离子，X包括碘离子以及溴离子；
8.根据权利要求1~5、7任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液的溶剂为二甲基亚砜（DMSO）和N，N-二甲基甲酰胺（DMF）的第一混合液，或者二甲基亚砜（DMSO）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）和N，N-二甲基甲酰胺（DMF）的第二混合液；其中，第一混合液中二甲基亚砜（DMSO）和N，N-二甲基甲酰胺（DMF）的体积比为0~5:10；第二混合液中二甲基亚砜（DMSO）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）和N，N-二甲基甲酰胺（DMF）的体积比为1:（0-1）:（8-9）。
9.根据权利要求1~5、7任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述空穴传输材料的浓度为0.1mM/mL~2mM/mL。
10.根据权利要求1~5、7任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述电子传输层包括PCBM、SnO2、ZnO2、Al2O3、C60以及ICBA中的一种或多种。
11.根据权利要求1~5、7任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层包括[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸及其衍生物、[2-(9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸及其衍生物、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、聚对苯二甲酸乙二醇酯、3-己基噻吩的聚合物、PEDOT:PSS、NiOx以及CuSCN中的一种或多种。
12.根据权利要求1~5、7任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池的制备方法还包括如下步骤：在制备电子传输层之后，在所述电子传输层上制备空穴阻挡层，在所述空穴阻挡层上制备所述金属电极。
13.根据权利要求1~5、7任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池的制备方法还包括如下步骤：在制备空穴传输层之前，在所述导电玻璃上制备NiOx纳米颗粒层，再在所述NiOx纳米颗粒层上制备所述空穴传输层，所述NiOx纳米颗粒层与所述空穴传输层复合。
14.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，采用权利要求1~13任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述[4-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)丁基]磷酸与所述1,6-己烯二膦酸的质量比为1:2~1:6。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述[4-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)丁基]磷酸与所述1,6-己烯二膦酸的质量比为1:4。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿薄膜层通过钙钛矿前驱体溶液旋涂、退火制备而成。
5.根据权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿薄膜层通过钙钛矿前驱体溶液采用反溶剂法经过一步旋涂，并在100℃~120℃温度下退火制备而成。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，制备所述钙钛矿薄膜层的钙钛矿前驱体溶液中钙钛矿材料结构式为钙钛矿薄膜层的结构式为abx3，其中，a为甲胺离子、甲脒离子、乙脒离子、铯离子或铷离子中的一种或几种，b为铯离子、铅离子、锡离子、铜离子和锗离子中的一种或几种，x为氟离子、碘离子、溴离子、氯离子中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，制备所述钙钛矿薄膜层的钙钛矿前驱体溶液中钙钛矿材料结构式为钙钛矿薄膜层的结构式为abx3，其中，a包括甲胺离子、甲脒离子以及铯离子，b包括铯离子，x包括碘离子以及溴离子；
8.根据权利要求1~5、7任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液的溶剂为二甲基亚砜（dmso）和n，n-二甲基甲酰胺（dmf）的第一混合液，或者二甲基亚砜（dmso）、n-甲基吡咯烷酮（nmp）和n，n-二甲基甲酰胺（dmf）的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈啸，虞丹妮，张学玲，
申请(专利权)人：天合光能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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