[发明专利]一种钙钛矿薄膜、太阳能电池器件及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及一种钙钛矿薄膜、太阳能电池器件及其制备方法和应用。该钙钛矿薄膜的制备方法包括如下步骤：提供包含硫氰酸铯的钙钛矿前驱体溶液，通过所述钙钛矿前驱体溶液形成所述钙钛矿薄膜。本发明引入硫氰酸铯分子，通过离子交换反应，原位合成具有富铯核壳结构的钙钛矿薄膜，用于制备太阳能电池器件。该太阳能电池器件不仅具有较低的缺陷密度和优越的光电转换效率，而且具有优异的空气、热和光照稳定性的优点，能够大幅度电池的工作寿命。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及一种钙钛矿薄膜、太阳能电池器件及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球工业化和人口的迅速增长，对可再生能源的追求已成为迫在眉睫的挑战。由于太阳能具有丰富，清洁和可持续发展的特点，它被认为是将来替代化石燃料的实用资源之一。在过去的十年中，光伏技术在功率转换效率和应用方面取得了长足的进步。目前，研究人员专注于针对不同应用和潜在更低成本的新兴光伏技术。

钙钛矿太阳能电池具有较高的功率转换效率，便捷的制造工艺和低成本等特点，并有望进一步推进光伏领域的发展。自2009年问世以来，如今钙钛矿太阳能电池的效率已达到25.2％，接近单晶硅太阳能电池26.7％的最高效率。但是这种钙钛矿材料对水氧敏感，在持续光照或加热的条件下很容易降解。此类稳定性问题导致钙钛矿太阳能电池在实际工作环境中表现出较差的稳定性，阻碍了商业化的进程。

发明内容

鉴于现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种钙钛矿薄膜、太阳能电池器件及其制备方法和应用，用于解决常规金属卤化钙钛矿薄膜组分中往往含有容易发生热分解或分相的甲铵、甲脒，在实际工作中会挥发并导致活性层发生降解，进而降低器件性能的技术问题。本发明引入硫氰酸铯分子，通过离子交换反应，原位合成具有富铯核壳结构的钙钛矿薄膜，用于制备太阳能电池器件。该太阳能电池器件不仅具有较低的缺陷密度和优越的光电转换效率，而且具有优异的空气、热和光照稳定性的优点，能够大幅度电池的工作寿命。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：

提供包含硫氰酸铯的钙钛矿前驱体溶液，通过所述钙钛矿前驱体溶液形成所述钙钛矿薄膜。

优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)将所述钙钛矿前驱体溶液进行涂覆和反溶剂处理，然后再进行退火处理，形成所述钙钛矿薄膜；

2)所述钙钛矿前驱体溶液包括硫氰酸铯、第一离子、第二离子和有机溶剂；所述第一离子为有机正离子，或，所述第一离子包括有机正离子和无机金属离子；所述有机正离子选自甲铵离子和甲脒离子中的至少一种，所述无机金属离子选自无机铯离子和无机铷离子中的至少一种；所述第二离子选自铅离子和锡离子中的至少一种。

更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

11)特征1)中，所述涂覆和反溶剂处理为：将所述钙钛矿前驱体溶液涂覆在基底上的过程中，将反溶剂滴在所述基底上；

12)特征1)中，在无水无氧的惰性气氛下进行涂覆和反溶剂处理；无水无氧的惰性气氛可以为无水无氧的氮气气氛；

13)特征1)中，所述反溶剂选自甲苯、氯苯、乙醚和乙酸乙酯中的至少一种；

14)特征1)中，退火温度为80～100℃，如80～90℃或90～100℃；

15)特征1)中，退火时间为5～60分钟，如5～10分钟或10～60分钟；

21)特征2)中，所述有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和γ-丁内酯中的一种或多种；

22)特征2)中，所述有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种；