System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备及应用技术_技高网
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钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备及应用技术

技术编号：41860370 阅读：15 留言：0更新日期：2024-06-27 18:33
本申请涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备及应用。该钙钛矿太阳能电池包括依次层叠设置的第一电极、电子传输层、界面修饰层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和第二电极；其中，界面修饰层包括金属卤化物。钙钛矿太阳能电池中引入了包括金属离子和卤素离子的界面修饰层，有利于钝化、稳定电子传输层和钙钛矿吸光层的界面，促进钙钛矿吸光层和电子传输层之间界面处的载流子传输、减少界面处的非辐射复合，提高钙钛矿太阳能电池的开路电压、填充因子和能量转换效率；该制备方法还可以与电子传输层表面形成稳定的界面接触，并为钙钛矿吸光层的形成提供较好的界面环境、减少体相缺陷，并有利于延长电池器件的寿命和可靠性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏，特别是涉及钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备及应用。


技术介绍

1、作为制备钙钛矿太阳能电池的典型方法，溶液法可以低成本、高效率地制备太阳能电池。但溶液法工艺容易在体相和界面处造成许多缺陷，而这些缺陷的存在导致严重的非辐射复合，从而造成太阳能电池器件性能和寿命的下降，严重阻碍太阳能电池的进一步商业化。


技术实现思路

1、基于此，本申请的目的包括提供一种钙钛矿太阳能电池。还提供一种制备方法、用电设备及应用。

2、本申请的第一方面，提供一种钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠设置的第一电极、电子传输层、界面修饰层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和第二电极；

3、其中，所述界面修饰层包括金属卤化物。

4、在一些实施例中，所述的钙钛矿太阳能电池中，所述金属卤化物包括金属离子和卤素离子，所述包括金属离子选自ca2+、mg2+、sr2+和al3+中的一种或多种，所述卤素离子选自cl-、i-和br-中的一种或多种。

5、在一些实施例中，所述的钙钛矿太阳能电池中，在所述金属卤化物中，所述金属离子和所述卤素离子的原子摩尔比为1：(2～3)。

6、在一些实施例中，所述的钙钛矿太阳能电池中，所述金属离子包括ca2+和mg2+，其中，ca2+和mg2+的摩尔比为1：（1～5）。

7、在一些实施例中，所述的钙钛矿太阳能电池中，沿自所述第一电极至所述第二电极的方向，所述电子传输层依次包括第一电子传输层和第二电子传输层；

8、其中，所述第一电子传输层的致密 性大于所述第二电子传输层的致密性；

9、所述第一电子传输层和所述第二电子传输层各自独立地包括氧化钛和氧化铝中的一种或多种。

10、在一些实施例中，所述的钙钛矿太阳能电池中，满足如下条件中的至少一个：

11、所述第一电子传输层的孔径为0.5nm～1nm；

12、所述第一电子传输层的孔隙率为<10%；

13、所述第一电子传输层的厚度为10nm～20nm；

14、所述第二电子传输层的孔径为2nm～50nm；

15、所述第二电子传输层的孔隙率为30%～40%；

16、所述第二电子传输层的厚度为100nm～200nm；

17、所述第一电子传输层和所述第二电子传输层的厚度比为1：（5～10）。

18、在一些实施例中，所述的钙钛矿太阳能电池中，所述钙钛矿吸光层包括钙钛矿材料，所述钙钛矿材料包括一价阳离子、二价金属离子和卤素阴离子；其中，所述一价阳离子选自甲胺离子、甲脒离子和铯离子中的至少一种，所述二价金属离子选自铅离子和锡离子中的至少一种，卤素阴离子选自cl-、i-和br-中的至少一种。

19、本申请的第二方面，提供一种第一方面所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

20、提供多层基膜；其中，所述多层基膜包括依次层叠设置的第一电极和电子传输层；

21、将界面修饰浆料接触所述电子传输层远离所述第一电极的一侧表面，进行干燥处理，形成界面修饰层；其中，所述界面修饰浆料包括金属卤化物的前驱体材料，其中，所述金属卤化物包括金属元素和卤素；

22、在所述界面修饰层远离所述第一电极的表面依次层叠设置钙钛矿吸光层、空穴传输层和第二电极。

23、在一些实施例中，所述的制备方法中，按照质量百分比，所述界面修饰浆料包括以下组分：0.05%～0.1%的界面修饰成分和99.9%～99.95%的溶剂；

24、所述界面修饰成分包括mg2+离子、ca2+离子、cl-离子、i-离子和br-离子中的一种或多种。

25、在一些实施例中，所述的制备方法中，所述电子传输层包括第一电子传输层和第二电子传输层；

26、采用包括如下步骤的方法提供所述多层基膜：

27、将第一电子传输层浆料接触所述第一电极的一侧表面，进行干燥处理，形成第一电子传输层；其中，所述第一电子传输层浆料包括有机金属源；

28、将第二电子传输层浆料接触所述第一电子传输层远离所述第一电极的一侧表面，进行干燥处理，形成第二电子传输层；其中，第一电子传输层浆料包括无机金属源。

29、在一些实施例中，所述的制备方法中，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层的厚度分别为10nm～20nm和100nm～200nm。

30、本申请的第三方面，提供一种用电设备，包括第一方面所述的钙钛矿太阳能电池或第二方面所述的制备方法制备得到的钙钛矿太阳能电池。

31、本申请的第三方面，提供一种第一方面所述的钙钛矿太阳能电池或第二方面所述的制备方法制备得到的钙钛矿太阳能电池在光伏发电中的应用。

32、本申请中提供的钙钛矿太阳能电池中引入了包括金属离子和卤素离子的界面修饰层，该界面修饰层成分可以起到稳定钙钛矿吸光层以及填补其中金属离子空位的作用，有利于钝化、稳定电子传输层和钙钛矿吸光层之间的界面，促进钙钛矿吸光层和电子传输层之间界面处的载流子传输、减少界面处的非辐射复合，从而提高钙钛矿太阳能电池的开路电压、填充因子和能量转换效率。

33、本申请中提供的钙钛矿太阳能电池制备方法简单，还可以与电子传输层表面形成稳定的界面接触，并为钙钛矿吸光层的形成提供较好的界面环境、减少体相缺陷，得到的钙钛矿太阳能电池的电子传输层和钙钛矿吸光层的接触紧密，从而有利于界面处的载流子传输，实现钙钛矿太阳能电池性能的改善，例如具有较高的开路电压、填充因子和能量转换效率，并有利于延长电池器件的寿命和可靠性。

34、本申请中提供的用电设备采用的钙钛矿太阳能电池具有较高的开路电压、填充因子和能量转换效率，能够提高对光能的利用率，降低成本。

35、本申请中提供的钙钛矿太阳能电池具有较高的光转化效率，应用于光伏发电可以提高对光能的利用率，降低应用成本。

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【技术保护点】

1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠设置的第一电极、电子传输层、界面修饰层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和第二电极；

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属卤化物包括金属离子和卤素离子，所述金属离子选自Ca2+、Mg2+、Sr2+和Al3+中的一种或多种，所述卤素离子选自Cl-、I-和Br-中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，在所述金属卤化物中，所述金属离子和所述卤素离子的原子摩尔比为1：（2～3）。

4.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属离子包括Ca2+和Mg2+，其中，Ca2+和Mg2+的摩尔比为1：（1～5）。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，沿自所述第一电极至所述第二电极的方向，所述电子传输层依次包括第一电子传输层和第二电子传输层；

6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，满足如下条件中的至少一个：

7.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层包括钙钛矿材料，所述钙钛矿材料包括一价阳离子、二价金属离子和卤素阴离子；其中，所述一价阳离子选自甲胺离子、甲脒离子和铯离子中的至少一种，所述二价金属离子选自铅离子和锡离子中的至少一种，所述卤素阴离子选自Cl-、I-和Br-中的至少一种。

8.一种权利要求1～7任一项中所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，按照质量百分比，所述界面修饰浆料包括以下组分：0.05%～0.1%的界面修饰成分和99.9%～99.95%的溶剂；

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述电子传输层包括第一电子传输层和第二电子传输层；

11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层的厚度分别为10nm～20nm和100nm～200nm。

12.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求1～7任一项中所述的钙钛矿太阳能电池或权利要求8～11所述的制备方法制备得到的钙钛矿太阳能电池。

13.权利要求1～7任一项中所述的钙钛矿太阳能电池或权利要求8～11所述的制备方法制备得到的钙钛矿太阳能电池在光伏发电中的应用。

...

【技术特征摘要】

1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠设置的第一电极、电子传输层、界面修饰层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和第二电极；

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属卤化物包括金属离子和卤素离子，所述金属离子选自ca2+、mg2+、sr2+和al3+中的一种或多种，所述卤素离子选自cl-、i-和br-中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，在所述金属卤化物中，所述金属离子和所述卤素离子的原子摩尔比为1：（2～3）。

4.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属离子包括ca2+和mg2+，其中，ca2+和mg2+的摩尔比为1：（1～5）。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，沿自所述第一电极至所述第二电极的方向，所述电子传输层依次包括第一电子传输层和第二电子传输层；

6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，满足如下条件中的至少一个：

7.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层包括钙钛矿材料，所述钙钛矿材料包括一价...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晨鑫，贺锐，王殿曦，时宇，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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