[发明专利]一种L-半胱氨酸盐修饰二氧化锡的方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

权利要求书

1.一种L-半胱氨酸盐修饰二氧化锡表面的方法，其特征在于：是利用L-半胱氨酸盐抑制二氧化锡前驱液中二氧化锡纳米颗粒的团聚，钝化二氧化锡的表面缺陷，进而制备出厚度均匀、表面平整、表面缺陷少的二氧化锡电子传输层薄膜。

2.如权利要求1所述的一种L-半胱氨酸盐修饰二氧化锡表面的方法，其特征在于：所述L-半胱氨酸盐具体是指L-半胱氨酸金属盐或L-半胱氨酸季铵盐，其通过L-半胱氨酸(C₃H₇NO₂S)和酸性/碱性物质按照一定比例反应制备而成，具有如下两种化学结构通式(I)或(II)：

或

式(I)中，M⁺为金属阳离子或铵根离子中的一种，具体为K⁺、Na⁺、Li⁺、NH₄⁺；

式(II)中，X^-为卤素离子中的一种，具体为F^-、Cl^-、Br^-、I^-。

3.如权利要求1所述的一种L-半胱氨酸盐修饰二氧化锡表面的方法，其特征在于：所述L-半胱氨酸金属盐是将L-半胱氨酸与金属碱(MOH)溶解于去离子水中，室温下搅拌反应12-24h，反应结束后利用旋转蒸发仪移去溶剂，得到L-半胱氨酸金属盐；其中，L-半胱氨酸与金属碱的摩尔比为1:1；L-半胱氨酸的摩尔浓度为0.02-0.2mmol/ml。

4.如权利要求1所述的一种L-半胱氨酸盐修饰二氧化锡表面的方法，其特征在于：所述L-半胱氨酸季铵盐是通过L-半胱氨酸和酸性物质(HX)溶解于去离子水中，室温下搅拌反应12-24h，反应结束后利用旋转蒸发仪移去溶剂，得到L-半胱氨酸季铵盐；其中，L-半胱氨酸盐与酸性物质的摩尔比为1:1；L-半胱氨酸的摩尔浓度为0.02-0.2mmol/ml。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的一种L-半胱氨酸盐修饰二氧化锡表面的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1:将L-半胱氨酸盐加入到二氧化锡前驱液中，配置成一定浓度的前驱液，放入超声仪中分散均匀；

S2:随后将此二氧化锡前驱液旋涂在导电衬底上，100-200℃退火煅烧15-20min，冷却至室温后进行紫外臭氧清洗。

6.如权利要求5所述的一种L-半胱氨酸盐修饰二氧化锡表面的方法，其特征在于：所述二氧化锡前驱液中，二氧化锡水溶液的质量百分浓度为1-15％wt的；L-半胱氨酸盐的加入量为2-5mg/ml。

7.一种L-半胱氨酸盐修饰的二氧化锡电子传输层在钙钛矿太阳能电池中的应用，其特征在于：钙钛矿太阳能电池结构包括导电衬底、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层以及金属对电极，其具体制备步骤为：

S1、将刻蚀好的导电衬底按所需尺寸进行切割，使用不同溶剂依次进行超声清洗，烘干，随后使用紫外臭氧清洗机对其进行清洗；

S2、配置含有一定浓度L-半胱氨酸盐的二氧化锡前驱液，并将该二氧化锡前驱液旋涂在步骤S1处理后的导电衬底上制备二氧化锡电子传输层，随后放入手套箱中备用；

S3、利用溶液旋涂法，将钙钛矿前驱液旋涂到步骤S2所制备的二氧化锡电子传输层上，制备钙钛矿光吸收层；

S4、利用溶液旋涂法，将空穴传输层溶液旋涂到步骤S3所制备的钙钛矿光吸收层上，制备空穴传输层；

S5、通过真空蒸镀的方法将金属电极沉积到步骤S4所制备的空穴传输层上。

8.一种L-半胱氨酸盐修饰的二氧化锡电子传输层在钙钛矿太阳能电池中的应用，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1中，所述导电衬底为FTO导电玻璃、ITO导电玻璃或透明柔性导电衬底中的一种；不同溶剂依次为去离子水、丙酮、异丙醇；

步骤S2中，所述二氧化锡前驱液中，二氧化锡水溶液的质量百分浓度为1-15％wt；L-半胱氨酸盐的浓度为2-5mg/ml；

步骤S3中，所述钙钛矿光吸收层为FA_XMA_1-XPb(I_XBr_1-X)₃，其中，FA为CH₂＝CHNH₃，MA为CH₃NH₃，0≤x≤1；所述的钙钛矿前驱液制备方法为：将特定摩尔比的碘化铅(PbI₂)，甲脒基碘化胺(FAI)，溴化铅(PbBr₂)及甲基溴化胺(MABr)按一定比例溶解于特定体积比的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)的混合有机溶液中，在室温下搅拌，最终制得钙钛矿前驱液；

步骤S4中，所述空穴传输层溶液包含空穴传输材料及添加剂，所述空穴传输材料为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，所述添加剂为双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)、叔丁基吡啶(TBP)、FK209中的一种或多种；

步骤S5中，所述金属对电极为金、银或铜中的一种。