[发明专利]一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法

说明书

本发明公开了一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法，包括如下步骤：前驱体溶液的制备；基底的预处理；电子传输层的制备；钙钛矿膜层的制备；修饰层的制备：将氟甲砜霉素胺碘盐溶解在IPA溶剂中，旋涂在钙钛矿膜层上得到；空穴传输层的制备；电极的制备。本发明方法可以提升钙钛矿薄膜的成膜性，提升钙钛矿电池的效率和钙钛矿电池的热稳定性，数据表明，效率提升了13％，本发明在钙钛矿模组的商业化等方面具有良好的指导意义。

技术领域

本发明涉及太阳能电池的制备方法，特别涉及一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法。

背景技术

作为一种清洁的能源，太阳能可以满足日益增长的全球能源需求。在众多光电器件中，钙钛矿太阳能电池由于具有较高的功率转换效率以及较低的制造成本而备受关注。

现有技术中，钙钛矿电池商业化的瓶颈主要在于电池稳定性和效率的不足，不能满足商业化电池持续工作的要求。钙钛矿电池不稳定性和低效率的来源是钙钛矿膜层中的缺陷态。钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿膜层的缺陷会降低期器件的光电效率和稳定性，限制钙钛矿电池的应用，且缺陷更多地集中在钙钛矿膜层的表面。为了减少钙钛矿薄膜的缺陷密度，提升电池的稳定性，可以通过引入添加剂等方式对膜层进行钝化和修饰，以降低缺陷态密度。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种可提高电池的效率和热稳定性的基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法。

技术方案：本发明提供一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池制备方法，包括如下步骤：

(1)前驱体溶液的制备；(2)基底的预处理；(3)电子传输层的制备；(4)钙钛矿膜层的制备；(5)修饰层的制备：将氟甲砜霉素胺碘盐溶解在IPA溶剂中，旋涂在钙钛矿膜层上得到；(6)空穴传输层的制备；(7)电极的制备。

进一步地，各层之间通过旋涂或蒸镀的方式连接。

进一步地，所述步骤(2)基底的预处理方法：ITO玻璃基底首先在去离子水中超声清洗，随后在丙酮中超声清洗，最后在异丙醇中超声清洗，随后用氮气枪吹干，并放在紫外臭氧处理器中处理。

进一步地，所述步骤(3)电子传输层的制备方法：将SnO₂的胶体溶液溶解在去离子水中，将过滤后的溶液旋涂在ITO玻璃基底上，退火。

进一步地，所述步骤(4)钙钛矿膜层的制备方法：将碘化铅溶液旋涂在SnO₂膜层上，干燥后将配制好的FAI/MABr/MACl溶液旋涂至PbI₂膜层上，随后退火，冷却。

进一步地，所述步骤(4)钙钛矿膜层的制备方法：将甲胺铅碘溶液旋涂在SnO₂膜层上，均匀地在膜层上滴加反溶剂甲苯，随后在氮气氛围下退火，冷却。

进一步地，所述步骤(4)钙钛矿膜层的制备方法：碘化铅粉末和甲胺碘粉末共同热蒸，停止热蒸发后将碘化铅和甲胺碘的混合膜层在氮气氛围下退火，充分反应生成钙钛矿后冷却备用。

进一步地，所述(6)空穴传输层的制备：将掺杂的spiro溶液旋涂在修饰过的钙钛矿膜层上。

钙钛矿电池不稳定性和低效率的来源是钙钛矿膜层中的缺陷态。本发明通过引入高效的钝化基团，对缺陷态进行有效的钝化，从而降低缺陷态的密度，提升电荷的抽取和传输能力，从而提升电池的稳定性和转化效率。我们引入高效的膜层钝化剂氟甲砜霉素胺碘盐(C₁₀H₁₄NO₃FS·HI)进行膜层的钝化和缺陷态密度的降低。氟甲砜霉素胺碘盐(C₁₀H₁₄NO₃FS·HI)具有NH₃⁺和S＝O键，钝化剂中富余或缺少的电子云可以与不同缺陷形成相互作用，针对碘空位等缺陷进行有效钝化，稳定缺陷并降低缺陷态的密度。