[发明专利]高品质钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿活性层、太阳电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种高品质钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿活性层、太阳电池及制备方法，所制备的高品质钙钛矿溶液为添加碘单质特殊还原剂如甲酸钠、维生素C及二乙基二硫代氨基甲酸铵的前驱体溶液，该溶液的保质期大大提升；本发明通过利用特殊还原剂还原前驱体溶液中产生的碘单质，从而减少由前驱体溶液中杂质在钙钛矿活性层诱生的非辐射复合中心的浓度，获得光电转换效率、开路电压提高的钙钛矿太阳能电池。本发明中利用上述还原剂作为前驱体溶液添加剂来制备钙钛矿太阳电池的方法工艺简单有效，对于制备高效、低成本的钙钛矿太阳电池具有重要的实用价值。

技术领域

本发明所属钙钛矿光伏领域，具体涉及一种高品质钙钛矿溶液配方及高性能钙钛矿太阳电池的制备方法。

背景技术

在钙钛矿太阳能电池的制备中，前驱体溶液的品质对于高效的钙钛矿太阳电池制备至关重要。前驱体溶液在长期使用条件下，溶液中的碘离子易被光照或氧气氧化成碘单质，从而在钙钛矿活性层薄膜中诱生非辐射复合中心，从而使得器件性能变差；这也导致钙钛矿溶液的长期储存条件变得苛刻，大部分情况下溶液需要现配现用。

通过前驱体溶液现配现用的方法，可以减轻前驱体溶液中的杂质对钙钛矿薄膜质量的影响。然而，采用溶液现配现用制备钙钛矿活性层的方法，不利用钙钛矿大规模的生产；且理论上，溶液一旦配置完成，在光照或暴露空气情况下，碘单质的形成已部分发生，从缺陷角度来说，已能造成对电池性能的极大影响。因此，控制前驱体溶液中的杂质，对提高钙钛矿太阳能电池的光电性能及钙钛矿电池的商业化至关重要。

发明内容

针对用钙钛矿前驱体溶液中的碘离子易被光照或氧气氧化成碘单质问题，本发明旨在提出一种高品质钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿活性层、太阳电池及制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：

一种高品质钙钛矿前驱体溶液，所述钙钛矿为ABX₃结构，其中，A为阳离子，如MA⁺、FA⁺、Cs⁺等，B为金属阳离子，一般为铅离子，X为卤族阴离子，包含碘离子，所述高品质钙钛矿前驱体溶液中包含碘单质还原剂。

进一步地，碘单质还原剂为甲酸钠HCOONa、维生素C VC及二乙基二硫代氨基甲酸铵C₅H₁₄N₂S₃中的一种或多种按任意比例混合组成。

进一步地，碘单质还原剂的添加量为钙钛矿摩尔量的0.5％-1.5％。

进一步地，所述高品质钙钛矿的组分为Cs_xMA_yFA_1-x-yPbI_zBr_3-z，带隙为1.45-1.80eV。

进一步地，所述高品质钙钛矿前驱体溶液包含钙钛矿阳离子溶液和卤化铅PbX₂溶液，其中钙钛矿阳离子溶液包含碘单质还原剂。

一种高品质钙钛矿活性层的制备方法，具体为：

一步法：将上述高品质钙钛矿前驱体溶液旋涂或刮涂在基底上，利用反溶剂、吹气或抽真空的方法使高品质钙钛矿前驱体溶液形成钙钛矿中间相，随后热处理获得高品质钙钛矿活性层；

或两步法：将卤化铅溶液旋涂或刮涂在基底上，利用吹气或抽真空的方法使卤化铅溶液形成卤化铅PbX₂中间相，随后热处理制得卤化铅PbX₂膜，冷却后将钙钛矿阳离子溶液旋涂或刮涂在卤化铅PbX₂膜上，利用吹气或抽真空的方法使溶液形成钙钛矿中间相，随后热处理制得高品质钙钛矿活性层。

进一步地，热处理的条件为：100-170℃热处理10-60min。

所述高品质钙钛矿前驱体溶液中，高品质钙钛矿的摩尔浓度为1.2～2mol/L。