[发明专利]基于PbBr2

说明书

本发明提供了基于PbBr₂微孔调控的全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，具体是在导电薄膜基底上旋涂量子点溶液制备电子传输层，经加热后再旋涂PbBr₂溶液，退火形成PbBr₂多孔薄膜，之后再多次旋涂CsBr溶液制备CsPbBr₃钙钛矿薄膜。通过改变PbBr₂的结晶温度调控PbBr₂薄膜中的孔隙率，以使CsBr快速扩散至PbBr₂薄膜内部制备大晶粒CsPbBr₃薄膜。PbBr₂薄膜的微孔结构为大晶粒CsPbBr₃的生长提供空间，减小钙钛矿晶粒的残余压应力。本发明所提供的全无机CsPbBr₃薄膜最大晶粒可达1.62微米，由其组装的太阳能电池稳定性好、光电转化率高，对于促进钙钛矿太阳能电池的产业化进程具有重要的实用价值和经济价值。

技术领域

本发明属于新材料以及新能源技术领域，特别涉及基于PbBr₂微孔调控的全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用。

背景技术

煤、石油、天然气等化石燃料的过度使用导致的能源短缺、环境污染和生态破坏已成为人类面临的重大挑战，开发可再生的清洁能源是实现世界经济可持续发展的战略性选择。在众多新能源当中，太阳能取之不尽、用之不竭，因此开发并高效利用太阳能被认为是未来能源发展战略的核心之一。太阳能电池是一种将太阳能转化成电能的装置，其中钙钛矿太阳能电池发展迅猛，其光电转换效率已从3.8%跃升至24.2%，是光伏领域一颗冉冉升起的新星。虽然有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率较高，但稳定性较差；全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池因具有优异的环境稳定性而成为光伏领域的研究热点。目前全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池仍存在以下问题亟待解决：第一，采用常规技术制备的CsPbBr₃钙钛矿薄膜晶粒尺寸小、晶界多、存在针孔结构，薄膜缺陷态密度高，钙钛矿层内载流子复合严重；第二，载流子传输层/钙钛矿层之间存在能级势垒，使得光生载流子在电池界面处复合严重。以上两方面问题不利于该类电池光电转换效率的进一步提升，因此，开发一种大晶粒CsPbBr₃钙钛矿薄膜的制备方法以及加快界面电荷提取的修饰技术对于推动全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的商业化进程具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供了基于PbBr₂微孔调控的全无机CsPbBr₃薄膜的钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，通过本发明所制备的CsPbBr₃薄膜的最大晶粒可达1.62微米，由其组装的FTO/SnO₂/CsPbBr₃/N-CQDs/Carbon太阳能电池的光电转换效率可达10.71%，开路电压可达1.622 V，稳定性好、光电转化率高，对于促进钙钛矿太阳能电池的产业化进程具有重要的实用价值和经济价值。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明采用上述技术方案后，主要有以下优点：

(1)、本发明通过改变PbBr₂的结晶温度精准调控PbBr₂薄膜的孔隙率，有利于CsBr溶液快速渗入PbBr₂薄膜并与之充分接触，使PbBr₂和CsBr之间的反应更快速、更充分。本发明与常规两步法相比，有利于减少钙钛矿薄膜中CsPb₂Br₅、Cs₄PbBr₆等非钙钛矿相的生成，对提高电池的光电转换效率以及稳定性至关重要。