[发明专利]一种晶体均一型钙钛矿薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体均一型钙钛矿薄膜的制备方法，属于太阳能材料制备技术领域。

背景技术

近些年，薄膜太阳能电池高速发展，其分为非晶硅薄膜太阳能电池、多晶桂薄膜太阳能电池、GaAs薄膜太阳能电池、CuInSes薄膜太阳能电池等，尤其是钙钛矿型太阳能电池以其独特的优点，吸引了众多学者们的研究。并且在近几年来取得了突飞猛进的发展，其光电转换效率从2009年的3.8%增加到如今的20%以上。高效率、低成本、工艺相对简单、低污染的优点，使得钙钛矿型太阳能电池得到广泛发展，具有巨大的应用价值。在能源日益紧张，环境问题日益凸显的今天，发展新型、高效、环保的钙钛矿太阳能电池显得尤为重要。

在钙钛矿太阳能电池的工作过程中，钙铁矿膜作为光吸收层，即活性层起到了分离电子和空穴的作用，因此钙钛矿成膜的质量在一定程度上影响着器件的性能。评价钙铁矿膜质量的因素包括材料的缺陷度、晶粒的分布均勾度和大小、薄膜的厚度及其覆盖率等。如果钙钛矿膜对基底覆盖不完全就会产生较大的漏电流，从而可能引起电池的断路，因此改钛矿活性层质量的优劣关乎着整个电池的成败。但是现有制备过程中，但由于在薄膜的形成过程中，溶剂挥发快，溶液浓缩的迅速，卤化铅和CH₃NH₃I反应较快等都会导致形成的钙铁矿晶体大小不均匀，这会使得钙铁矿膜对基底的覆盖程度不佳，导致光电传输效率差，影响太阳能电池工作性能。

因此，亟待开发一种光电传输效率好的钙钛矿薄膜具有必要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有钙钛矿薄膜制备过程中钙铁矿晶体大小不均一，使得钙铁矿膜对基底的覆盖程度不佳，导致光电传输效率差问题，提供了一种晶体均一型钙钛矿薄膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）取10～15g二氧化钛颗粒，球磨过200目筛得二氧化钛粉末，按质量比1:100，将二氧化钛粉末与乙腈混合并超声分散，得混合分散液，称取100～105mL混合分散液和10～20g分子量为4000000的聚氧化乙烯水浴加热4～6h，，再对三口烧瓶中添加10～20g分子量为534000聚偏氟乙烯，保温搅拌10～12h，过滤得滤液，旋转蒸发制备得改性浓缩液；

（3）分别称取5～6gN719钌染料、150～200mL叔丁醇和180～220mL乙腈搅拌混合并添加5～10g沸石，搅拌混合并过滤得滤饼，洗涤干燥制备得改性吸附颗粒，按质量比1:5，将改性吸附颗粒与改性浓缩液搅拌混合，球磨过500目筛，得电解质染料敏化浆液；

（3）选取干燥洁净玻璃板，将电解质染料敏化浆液用丝网印刷机涂刷至干燥洁净玻璃板表面，静置固化并保温煅烧，得介孔薄膜敏化改性层，取200～250mgPbI₂添加至500～600μLN,N-二甲基甲酰胺中，搅拌混合得基底旋涂液，取65～70μL基底旋涂液用匀胶机旋涂至介孔薄膜敏化改性层表面，干燥并静置冷却至室温，洗涤并干燥，即可制备得一种晶体均一型钙钛矿薄膜。

步骤（3）所述的电解质染料敏化浆液涂刷厚度为0.25～0.28mm。

步骤（3）所述的洗涤步骤为，先用异丙醇冲洗3～5次后，再分别用浓度为8g/L的CH₃NH₃I溶液和异丙醇冲洗45～60s。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明通过在电解质溶胶中掺杂吸附有敏化染料的沸石，由于沸石粒径大小均一，且沸石晶体分散均匀，使其形成稳定完整的包覆层，同时由于沸石孔隙中负载的高敏化染料，有效改性电解质材料中电荷复合速率高、电接触性差和电导率低等问题；

（2）本发明采用电解质旋涂作为基底层，使卤化铅尽可能的渗透到介孔层的内部，成为钙钛矿膜电子传输层，使钙钛矿膜晶粒大小分布均匀且表面光滑，增强薄膜的光吸收能力，提高电荷传输能力，使电荷在钙钛矿薄膜中有效传输，抑制界面复合，减少电荷损失，实现对钙钛矿结晶和薄膜形貌的有效控制，大幅提高太阳能电池使用效率。

具体实施方式