[发明专利]一种钙钛矿太阳电池二氧化锡电子传输层钝化材料的制备及应用在审

专利信息
申请号: 202210082007.7 申请日: 2022-01-24
公开(公告)号: CN114538412A 公开(公告)日: 2022-05-27
发明(设计)人: 陶劲松;薛启帆;房东君;牛天启;刘浩 申请(专利权)人: 华南理工大学;安徽粤智徽源生物科技有限公司
主分类号: C01B32/15 分类号: C01B32/15;C03C17/36;H01L51/44;H01L51/42;H01L51/48
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 桂婷
地址: 510640 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 钙钛矿 太阳电池 氧化 电子 传输 钝化 材料 制备 应用
【说明书】:

发明属于钙钛矿太阳电池领域,公开了一种钙钛矿太阳电池二氧化锡电子传输层钝化材料的制备及应用。本发明用生物质尤其是木素为原料,经H2O2预氧化后再跟氨水进行水热反应,制备了一种表面富含C=O键的碳点。将该碳点掺杂到钙钛矿太阳电池二氧化锡电子传输层SnO2中,可有效钝化SnO2电子传输层缺陷,降低能量势垒并提高ETL的电子迁移率,从而提高钙钛矿太阳电池的光伏性能,器件电子传输层的电子迁移率提升了3.5倍,缺陷态密度降低了11.8%,最大PCE可达20.91%。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳电池(Perovskite solar cell,PSC)领域,特别涉及一种钙钛矿太阳电池二氧化锡电子传输层钝化材料的制备及应用。

背景技术

钙钛矿太阳电池对于太阳能的高效利用对于可持续发展具有重要意义。钙钛矿太阳电池(PSC)因其优异的载流子迁移率,高吸收系数、长电子和空穴扩散长度等特点被认为是一种很有前途的一类新型太阳能电池。在目前的研究中,PSC的光电转换效率(PCE)已超过20%。传统上,PSC可分为介孔结构和平面异质结结构。平面异质结型PSC能够在低温下通过溶液制备,其工艺较为简单且成本较低,比介孔型PSC具有一定的优势,因此逐渐受到研究人员的广泛关注。在平面异质结PSC中,电子传输层(ETL)是重要的结构,其作用是从功能层中提取电子并阻挡空穴。据研究,缺少ETL的PSC器件的光电转换效率会降低2.7%,并且没有稳定的功率输出。所以ETL对于PSC器件的效率和稳定性方面十分重要。最常用于制备ETL的材料是TiO2,ZnO,SnO2等氧化物半导体。在所有这些材料中,SnO2具有更宽的带隙、可见光范围内的高透光率、高电子迁移率、低导带偏移等优势,因此更适合用作ETL。然而,SnO2晶体本身主要具有氧空位缺陷(O2-氧负离子的缺失),通常这些缺陷状态在加工过程中自然发生,并且是影响薄膜电性能的关键因素。从器件的角度来看,这些不可避免的缺陷会产生电荷陷阱并诱导电荷积累在于ETL和钙钛矿层的本体和界面处,导致非辐射复合和降低电荷提取效率。此外,由于界面接触不良和界面缺陷引起的电荷积累,会产生严重的器件滞后现象。因此,用适当的方法钝化缺陷,进一步提高SnO2电子传输层的电荷提取效率对提高PSC器件性能是极为重要的。

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