[发明专利]钙钛矿材料溶液、钙钛矿薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钙钛矿材料溶液、钙钛矿薄膜及其制备方法和应用。所述钙钛矿材料溶液包含钙钛矿材料和低沸点溶剂，所述钙钛矿材料的化学式为FA_xMA_0.95‑xCs_0.05PbI₃，x＝0.7～0.85，所述低沸点溶剂包含乙腈、甲胺的乙醇溶液和二氧六环。本发明实施例提供的一种钙钛矿薄膜及钙钛矿太阳能电池的制备方法，以混合组分的低沸点溶剂溶解钙钛矿材料，该低沸点溶剂挥发速度且能够促使钙钛矿材料快速结晶，从而使本发明不需要借助任何辅助方法或设备促使钙钛矿结晶，而且，基由本发明所采用低沸点溶剂形成的钙钛矿晶体的质量更好具有耐温度高、稳定性好等优点，所形成的钙钛矿太阳能电池的稳定性有了巨大的提升。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池，特别涉及一种钙钛矿材料溶液、钙钛矿薄膜及其制备方法和应用，属于钙钛矿太阳能电池技术领域。

背景技术

钙钛矿太阳能电池从2009年被日本科学家发现后，其光电转换效率在短短的12年有了飞速的增长。目前，实验室规格尺寸大小的钙钛矿太阳能电池的效率已达到25.6％，仅仅比单晶硅电池的效率低不到1％，所以钙钛矿太阳能电池有望尽快产业化发展，反置结构钙钛矿太阳能因其较好的稳定性以及较小的迟滞效应而受到许多科研工作者和企业的研究。

目前，由于无空穴传输层的反置结构钙钛矿太阳能电池的制作工艺更简单，工序更少且价格更低廉被更多的科研工作者所热衷于开发。但是，制备高效的无空穴传输层的反置结构钙钛矿太阳能电池对钙钛矿的结晶要求比较高。现有钙钛矿结晶的工艺中，制备的无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的效率相对偏低，需进一步优化钙钛矿结晶的工艺，保证钙钛矿光敏层在透明导电薄膜电极上直接结晶较好，透明导电薄膜电极与钙钛矿光敏层接触较好，无孔洞才能制备出高效的无空穴传输层的反置结构钙钛矿太阳能电池。

空穴传输层材料的成本相对较贵，从而导致现有制备钙钛矿太阳能电池的成本增高，且现有的制备钙钛矿的工序相对较多且较复杂，同时促使快速钙钛矿结晶常用的抽气法对设备的要求比较高且设备成本较高，常用的反溶剂法的重现性较差，不同操作者之间的差异较大且不适用于产业化生产；此外，现有技术中能够促使钙钛矿快速结晶所选用的低沸点溶剂只适用于MAPbI₃组分，而MAPbI₃组分由于其耐温性低且组分易分解等问题导致该组分钙钛矿太阳能电池稳定性差，以及，现有钙钛矿结晶的工艺中，制备的无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的效率相对偏低，需进一步优化钙钛矿结晶的工艺。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钙钛矿材料溶液、钙钛矿薄膜及其制备方法和应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种钙钛矿材料溶液，其包含钙钛矿材料和低沸点溶剂，所述钙钛矿材料的化学式为FA_xMA_0.95-xCs_0.05PbI₃，x＝0.7～0.85，所述低沸点溶剂包含乙腈、甲胺的乙醇溶液和二氧六环。

本发明实施例还提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法，其包括：

提供所述的钙钛矿材料溶液；

将所述钙钛矿材料溶液涂布在基底上，并使其中的低沸点溶剂迅速挥发，以使钙钛矿材料快速结晶，从而形成钙钛矿薄膜。

本发明实施例还提供了由所述的制备方法制备的钙钛矿薄膜。

本发明实施例还提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括制作第一电极、钙钛矿光敏层、电子传输层和第二电极的步骤，所述钙钛矿光敏层是采用所述的制备方法制备形成。

本发明实施例还提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括依次叠设的第一电极、钙钛矿光敏层、电子传输层和第二电极，所述钙钛矿光敏层包括所述的钙钛矿薄膜。