[发明专利]一种钝化钙钛矿薄膜层的方法及其在太阳能电池中的应用

说明书

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种钝化钙钛矿薄膜层的方法及其在太阳能电池中的应用，本发明以N,N`‑二甲基乙二胺作为络合剂，利用N,N`‑二甲基乙二胺与钙钛矿之间的螯合作用，从而使钙钛矿薄膜层的表面得到钝化，经上述钝化方法处理得到的钙钛矿薄膜层具有优异的抗湿性以及较低的表界面缺陷态密度。采用该钙钛矿薄膜层作为光吸收层制备钙钛矿太阳能电池，可同时提高电池器件光电转换效率和工作稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种钝化钙钛矿薄膜层的方法及其在太阳能电池中的应用。

背景技术

自21世纪以来，随着人类社会对能源需求的日益增长，不可再生化石资源的短缺问题越来越突出。因此，发展可再生能源势在必行。太阳能作为一种常见的可再生资源，具有储量大，清洁无污染的特点，有希望成为下一代新能源体系的支柱。在新一代太阳能电池中，钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的太阳能电池，由于具有吸收系数高、载流子迁移率高、带隙可调、成本低等优点而受到了关注，有着广阔的应用前景。目前，有机-无机钙钛矿太阳能电池的效率已经突破到了25.5％，展现出了巨大的潜在商业化前景。然而，现有的钙钛矿太阳能电池都存在一个共同的问题—稳定性问题，主要表现在对湿度较敏感，从而使其作为器件光吸收层的使用寿命受到了限制。因此，如何通过强化表界面来钝化和稳定钙钛矿，以实现钙钛矿太阳电池器件的高效稳定性已经成为了当前研究的重点和难点。

当前，通常是采用各类带胺基官能团的分子来对钙钛矿进行表面钝化，通过胺基使路易斯碱与钙钛矿之间形成配位作用，从而起到一定的钝化效果。但是由于其配位作用较弱，从而难以大幅提高钙钛矿对湿度的敏感性，导致其对钙钛矿太阳能电池的稳定性没能起到很好的改进效果。因此，有必要对钙钛矿的表面钝化方法展开深入的研究和创新，以提高钙钛矿太阳能电池的湿稳定性和效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种钝化钙钛矿薄膜层的方法，利用N,N`-二甲基乙二胺作为络合剂使钙钛矿薄膜层的表面得到钝化，应用于制备太阳能电池可提高电池的光电转换效率和工作稳定性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供了一种钝化钙钛矿薄膜层的方法，即以N,N`-二甲基乙二胺作为络合剂，利用N,N`-二甲基乙二胺与钙钛矿之间的螯合作用，从而使钙钛矿薄膜层的表面得到钝化。

钙钛矿中的未配位金属Pb作为深能级缺陷，一直都是钝化的主要目标。由于N,N`-二甲基乙二胺是一个对称结构，Pb<sup>2+</sup>可以与两个N,N`-二甲基乙二胺分子发生螯合作用而形成新的不溶于水的卤化铅螯合物，可在钙钛矿薄层表面和体内形成卤化铅螯合物钝化层，进而抑制钙钛矿的分解，并钝化钙钛矿的表面缺陷，本发明正是利用N,N`-二甲基乙二胺与钙钛矿可以原位反应生成卤化铅螯合物层的特性，从而使制备得到的钙钛矿薄膜层得到钝化，从而提高了器件的湿稳定性和光电转换效率。

作为本发明的一个优选实施方式，上述的一种钝化钙钛矿薄膜层的方法包括以下步骤：

S1、制备钙钛矿前驱体溶液；

S2、在预处理的ITO导电玻璃上沉积电子传输层；

S3、将步骤S1的钙钛矿前驱体溶液旋涂在步骤S2的电子传输层上，生成黑色的钙钛矿薄膜；

S4、在步骤S3的钙钛矿薄膜上旋涂N,N`-二甲基乙二胺前驱体溶液，使钙钛矿薄膜层的表面得到钝化。

优选地，在第一个优选实施方式中，所述N,N`-二甲基乙二胺前驱体溶液的浓度为0.3mM-300mM。

进一步地，在第一个优选实施方式中，所述N,N`-二甲基乙二胺前驱体溶液的浓度为15mM-30mM。

作为本发明的另一个优选实施方式，上述的一种钝化钙钛矿薄膜层的方法包括以下步骤：