[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池光吸收层表面钝化方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池光吸收层表面钝化方法，将CsTFA溶解在邻二氯苯中制备出浓度为1‑10mg/mL的CsTFA溶液，将制备的CsTFA溶液旋涂到钙钛矿太阳能电池光吸收层FACsPbI₃薄膜上，旋凃过程中旋涂速度为5000rpm，旋涂时间30s，再于70℃退火20min，然后于100℃退火20min制备出CsTFA修饰的钙钛矿薄膜。本发明利用简单的旋涂法，采用CsTFA对FA基钙钛矿光吸收层表面进行修饰，TFA^‑离子能够有效钝化碘空位，同时，Cs⁺离子的引入钝化了阳离子空位，使表面位置晶格收缩，结构更加稳定，进而保护内部结构的稳定性。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池光吸收层表面钝化方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池（PSCs）由于制备工艺简单、成本低廉、载流子寿命长、迁移率高等优点，近年来得到了广泛的关注和快速的发展，PSCs达到了超过25%的高功率转换效率。在典型的PSC中，无论是介孔结构还是平面结构，都是由电子传输层（ETL）和空穴传输层（HTL）和钙钛矿吸收层堆叠在一起，这会产生几个界面。因此，除了材料本身，界面优化对PSCs的性能提升也起着重要的作用。最近的研究表明，钙钛矿/HTL或ETL/钙钛矿界面的开路电压（VOC）低、电流-电压曲线（I-V曲线）迟滞现象明显、稳定性差与缺陷和陷阱状态有关。界面工程是提高PSCs性能的有效途径。

在有机无机杂化卤化物钙钛矿中，界面反映有机分子或金属卤化物单元的终止状态直接影响到薄膜的表面电位、电子结构以及化学反应。当前，性能较好的钙钛矿太阳能电池普遍采用甲脒（FA⁺）为基础的复杂组分的钙钛矿活性层，这种钙钛矿组分的复杂性同样反映在相邻的界面上。界面能级的排列、缺陷态分布和化学反应途径等因素可能影响器件的光伏性能和稳定性。在实际情况中，晶体生长速度较快且通常需要进行后退火处理，从而不可避免的产生各种结构缺陷，例如空位缺陷、反位缺陷、间质缺陷、以及金属铅和碘单质缺陷。此外，由于钙钛矿为离子型半导体，固有的缺陷是带电的，其带电缺陷的迁移会严重影响器件的长期稳定性。其次，在富甲脒钙钛矿中，FAPbI₃钙钛矿相变也与缺陷密切相关。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种结构更加稳定且使用性能更好的钙钛矿太阳能电池光吸收层表面钝化方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种钙钛矿太阳能电池光吸收层表面钝化方法，其特征在于具体过程为：将CsTFA溶解在邻二氯苯中制备出浓度为1-10mg/mL的CsTFA溶液，将制备的CsTFA溶液旋涂到钙钛矿太阳能电池光吸收层FACsPbI₃薄膜上，旋凃过程中旋涂速度为5000rpm，旋涂时间30s，再于70℃退火20min，然后于100℃退火20min制备出CsTFA修饰的钙钛矿薄膜，采用CsTFA对FA基钙钛矿光吸收层表面进行表面修饰，TFA^-能够有效钝化碘空位；同时Cs⁺离子的引入钝化了阳离子空位，使表面位置晶格收缩，结构更加稳定，进而保护内部结构的稳定性。

进一步限定，所述钙钛矿太阳能电池光吸收层FACsPbI₃薄膜的具体制备过程为：

步骤S1：将DMF和DMSO按体积比为1:8-10充分搅拌混合制备混合溶剂；

步骤S2：配制含有645.4mg PbI₂、216.7mg FAI和6.4mg CsI的混合物，再将该混合物添加到1mL步骤S1得到的混合溶剂中得到FACsPbI₃前驱体溶液；

步骤S3：将步骤S2得到的FACsPbI₃前驱体溶液涂覆到钙钛矿太阳能电池缓冲层PCBM薄膜上，采用两步法旋转镀膜工艺制备PCBM薄膜，第一步和第二步的旋涂速度分别为500-1000rpm和4000-5000rpm，对应的旋涂时间分别为10-20s和40-50s，在第二步开始的5-8s时将100μL乙酸乙酯沉积在样品上；