一种钙钛矿电池及其制备方法技术

技术编号：42327469 阅读：5 留言：0更新日期：2024-08-14 16:05

本发明专利技术提供了一种钙钛矿电池及其制备方法，所述钙钛矿电池的钙钛矿吸光层与电子传输层之间设置有界面钝化层；所述界面钝化层的原料包括3,5‑二(羧酸)‑苯基‑3‑马来酰亚胺；所述电子传输层包括富勒烯及其衍生物电子传输层；所述界面钝化层与钙钛矿吸光层和电子传输层之间通过化学键相连。本发明专利技术中，所述钙钛矿电池通过在钙钛矿吸光层和电子传输层之间设置特定的界面钝化层，能够与富勒烯及其衍生物电子传输层实现分子层组装，使得其不易脱落，从而延长电池的使用寿命，并且还能够钝化钙钛矿吸光层的缺陷，提高转换效率且进一步增强钙钛矿电池的使用寿命。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池，具体涉及一种钙钛矿电池及其制备方法。

技术介绍

1、有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿电池（pscs）因其低成本、高效率、较低的电子空穴复合比率、较长的载流子迁移长度以及较大的吸收横截面积等优势受到广泛的关注。

2、在反式钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿吸光层和富勒烯及其衍生物电子传输层之间具有非常弱的粘附性，这可能会导致分层，从而大大缩短pscs的操作寿命。

3、因此，开发一种钙钛矿吸光层和富勒烯及其衍生物电子传输层之间粘附性好，不易脱落，使用寿命长且转换效率高的钙钛矿电池，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种钙钛矿电池及其制备方法。所述钙钛矿电池通过在钙钛矿吸光层和电子传输层之间设置特定的界面钝化层，能够与富勒烯及其衍生物电子传输层实现分子层组装，使得其不易脱落，从而延长电池的使用寿命，并且还能够钝化钙钛矿吸光层的缺陷，提高转换效率且进一步增强钙钛矿电池的使用寿命。

2、为达此目的，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电池，所述钙钛矿电池的钙钛矿吸光层与电子传输层之间设置有界面钝化层；所述界面钝化层的原料包括3,5-二(羧酸)-苯基-3-马来酰亚胺；所述电子传输层包括富勒烯及其衍生物电子传输层；所述界面钝化层与钙钛矿吸光层和电子传输层之间通过化学键相连。

4、本专利技术中，3,5-二(羧酸)-苯基-3-马来酰亚胺（

5、本专利技术中，所述富勒烯及其衍生物包括c20、c60、c70、c76、c80中的至少一种。

6、本专利技术中，所述界面钝化层的厚度为1~10 nm，例如可以为1 nm、1.5 nm、2 nm、2.5nm、3 nm、3.5 nm、4 nm、4.5 nm、5 nm、5.5 nm、6 nm、6.5 nm、7 nm、7.5 nm、8 nm、8.5 nm、9nm、9.5 nm、10 nm等。

7、本专利技术中，所述界面钝化层的厚度在上述限定的范围内，得到的钙钛矿电池的转换效率更高；更优选厚度为4~6 nm。

8、本专利技术中，所述钙钛矿吸光层的材料的结构通式为abx3。

9、其中，a选自ch3nh3+、ch(nh2)2+、rb+或cs+中的任意一种或至少两种的组合；b选自pb2+、ge2+、sn2+中的任意一种或至少两种的组合，x选自cl-、br-或i-中的任意一种或至少两种的组合。

10、本专利技术中，所述钙钛矿吸光层的厚度为400~700 nm，例如可以为400 nm、450 nm、500 nm、550 nm、600 nm、650 nm、700 nm等。

11、本专利技术中，所述富勒烯及其衍生物电子传输层的厚度为10~30 nm，例如可以为10nm、12 nm、14 nm、16 nm、18 nm、20 nm、22 nm、24 nm、26 nm、28 nm、30 nm等。

12、本专利技术中，所述富勒烯及其衍生物电子传输层远离界面钝化层的一侧还设置有snox电子传输层；所述snox电子传输层的厚度为5~20 nm，例如可以为5 nm、6 nm、8 nm、10nm、12 nm、14 nm、16 nm、18 nm、20 nm等。

13、本专利技术中，所述snox包括sno2。

14、本专利技术中，所述钙钛矿吸光层远离界面钝化层的一侧还依次设置有空穴传输层。

15、本专利技术中，所述空穴传输层的材料包括氧化镍和/或[4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基]磷酸（meo-2pacz）。

16、本专利技术中，所述空穴传输层的厚度为10~20 nm，例如可以为10 nm、12 nm、14 nm、16 nm、18 nm、20 nm等。

17、本专利技术中，所述钙钛矿电池包括单结钙钛矿太阳能电池和/或钙钛矿晶硅叠层电池。

18、本专利技术中，所述单结钙钛矿太阳能电池的空穴传输层远离钙钛矿吸光层的一侧还设置有导电玻璃基底。

19、本专利技术中，所述导电玻璃基底包括氧化铟锡导电玻璃基底（ito导电玻璃基底）、氟掺杂的sno2导电玻璃基底（fto导电玻璃基底）或铝掺杂的zno导电玻璃基底（azo导电玻璃基底）中的任意一种。

20、本专利技术中，所述单结钙钛矿太阳能电池的电子传输层远离界面钝化层的一侧还设置有电极。

21、本专利技术中，所述电极包括金属电极；所述金属电极的厚度为80~150 nm，例如可以为80 nm、85 nm、90 nm、95 nm、100 nm、110 nm、120 nm、130 nm、140 nm、150 nm等。

22、本专利技术中，所述钙钛矿晶硅叠层电池的空穴传输层远离钙钛矿吸光层的一侧还依次设置有复合层和晶硅电池基底。

23、本专利技术中，所述晶硅电池基底包括依次层叠的背面导电金属电极、背面透明导电层、p型非晶硅层、第一本征非晶硅层、硅片、第二本征非晶硅层和n型非晶硅层；所述n型非晶硅层与复合层层叠。

24、本专利技术中，所述复合层包括氧化铟锡复合层、氟掺杂的sno2复合层或铝掺杂的zno复合层中的至少一种；所述复合层的厚度为20~40 nm，例如可以为20 nm、22 nm、24 nm、26nm、28 nm、30 nm、32 nm、34 nm、36 nm、38 nm、40 nm等。

25、本专利技术中，所述钙钛矿晶硅叠层电池的电子传输层远离界面钝化层的一侧还设置有电极；所述电极包括金属电极；所述金属电极的厚度为800~1000 nm，例如可以为800 nm、820 nm、840 nm、860 nm、880 nm、900 nm、920 nm、940 nm、960 nm、980 nm、1000 nm等。

26、本专利技术中，所述钙钛矿晶硅叠层电池中，电子传输层和电极之间还设置有导电层。

27、本专利技术中，所述导电层的材料包括氧化铟锡、氟掺杂的sno2或铝掺杂的zno中的至少一种；所述导电层的厚度为80~140 nm，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池的钙钛矿吸光层与电子传输层之间设置有界面钝化层；

2.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述界面钝化层的厚度为1~10 nm。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的材料的结构通式为ABX3；

4.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述富勒烯及其衍生物电子传输层的厚度为10~30 nm；

5.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层远离界面钝化层的一侧还设置有空穴传输层；

6.根据权利要求5所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池包括单结钙钛矿太阳能电池和/或钙钛矿晶硅叠层电池；

7.根据权利要求6所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿晶硅叠层电池的空穴传输层远离钙钛矿吸光层的一侧还依次设置有复合层和晶硅电池基底；

8.根据权利要求7所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿晶硅叠层电池中，电子传输层和电极之间还设置有导电层；

9.一种根据权利要求1~8任一项所述的钙钛

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述沉积的方法包括蒸镀；所述沉积的速率为0.01~0.05 nm/s；

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【技术特征摘要】

1.一种钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池的钙钛矿吸光层与电子传输层之间设置有界面钝化层；

2.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述界面钝化层的厚度为1~10 nm。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的材料的结构通式为abx3；

4.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述富勒烯及其衍生物电子传输层的厚度为10~30 nm；

5.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层远离界面钝化层的一侧还设置有空穴传输层；

6.根据权利要求5所述的钙钛矿电池，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海燕，李子佳，王树茂，陈寇成，贾镇，
申请(专利权)人：正泰新能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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