一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法

本发明涉及光伏器件制备工艺，具体是指一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法。

背景技术：

1、钙钛矿材料凭借其卓越的光电性能和相对低廉的制造成本成为太阳能行业备受瞩目的新技术。至今，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率持续提升，超过26％，展现了其在光伏领域的潜力。但是，跟理论极限效率相比，现有的钙钛矿器件效率仍存在很大的进步空间。作为钙钛矿电池器件的核心材料，钙钛矿吸收层自身的薄膜质量对于器件性能至关重要。高质量的钙钛矿薄膜是实现高性能钙钛矿太阳能电池器件的关键因素。然而，采用溶液法制备的钙钛矿薄膜中不可避免的各种缺陷，如晶界，孔洞，各种未配位键等，制约着钙钛矿器件光电转换效率的提升。不仅如此，这些问题的存在还会持续引发器件性能的恶化。

2、为了解决上述问题，研究人员开发了诸多策略用于获得具有大晶粒，低缺陷密度的高质量钙钛矿薄膜，如添加剂工程、界面钝化、前驱体工程等。添加剂工程被认为是调控晶体生长和钝化缺陷比较常用的一种策略。目前，大多数的添加剂只能用来调控钙钛矿晶体生长，或只能用来钝化缺陷。因此，从同时增大晶粒尺寸以及钝化薄膜缺陷的角度出发，优化钙钛矿薄膜质量是值得期待的。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，制备的钙钛矿薄膜存在如晶界，孔洞，各种未配位键等缺陷。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，它包括以下步骤：

3、a.在清洗干净并经臭氧处理过的氧化铟锡(ito)导电玻璃上旋涂一层二氧化锡层，旋涂好的二氧化锡放置在加热板上退火；

4、b.采用水热法制备钛酸铅(pbtio3)纳米颗粒，所制备的颗粒经过球磨机研磨，获得球状纳米颗粒；

5、c.将上述pbtio3纳米颗粒分散在溶剂中，得到pbtio3纳米分散液；

6、d.配制钙钛矿前驱体溶液，取适量体积的上述步骤c的溶液加入配制好的钙钛矿前驱体溶液中，得到含有pbtio3的钙钛矿前驱体溶液；

7、e.将步骤d的前驱体溶液滴涂在步骤a得到的二氧化锡层表面，得到钙钛矿层；

8、f.在步骤e得到的钙钛矿层/步骤a的二氧化锡表面旋涂空穴传输层；

9、g.在步骤f得到的钙钛矿/二氧化锡/空穴传输层表面蒸镀电极。

10、进一步的，所述步骤a的二氧化锡层为二氧化锡胶体稀释制成的二氧化锡前驱体溶液，所述二氧化锡前驱体溶液质量分数为3％-15wt％，所述步骤a臭氧处理时间30min，旋涂工艺5000rpm，旋涂时间20s，退火温度100℃，退火时间60min。

11、进一步的，所述步骤b的pbtio3纳米颗粒球磨粒径为10-50nm。

12、进一步的，所述步骤c的溶剂的种类有三种，包括n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶剂、二甲基甲酰胺(dmf)溶剂和nmp与dmf的混合溶剂。

13、进一步的，所述步骤c得到的pbtio3纳米分散液浓度为1-10mg/ml。

14、进一步的，所述步骤d的取用的步骤c的溶液体积为10-100ul。

15、进一步的，所述步骤d的钙钛矿前驱体溶液浓度为1.0-1.6mol/l，钙钛矿前驱体包括甲铵铅三碘(mapbi3)、甲脒铅三碘(fapbi3)和甲铵甲脒铯混合铅碘溴(csy(fa1-xmax)ypbi3-xbrx)，其中0≤x≤1，0≤y≤0.15。

16、进一步的，所述空穴传输层溶液的制备步骤：称取2,2’,7,7’-四[n,n-二(4-甲氧基苯基氨基]-9,9’-螺二芴(spiro-ometad)72.25mg、17.5μl双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)和28.75μl4-叔丁基吡啶(tbp)混合物中加入1ml氯苯(cb)，搅拌20h。

17、进一步的，所述步骤f的旋涂工艺为3000rpm，旋涂时间35s；干燥空气中静置24h。

18、进一步的，所述步骤g的电极厚度为100nm，材质为金属银或金。

19、本发明具有如下优点：采用pbtio3纳米颗粒作为钙钛矿晶体的形核中心，加快了钙钛矿晶体形核速率，有助于形成具有大尺寸的晶粒，薄膜结晶性能提升，同时薄膜内部缺陷密度减少。通过合理的工艺控制，实现高效率钙钛矿太阳能电池器件的制备。该方法制备的钙钛矿太阳能电池器件较对比器件，性能提升明显且稳定性好，为制备高性能钙钛矿太阳能电池提供了一种有效策略。

1.一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，其特征在于，它包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，其特征在于：所述步骤a的二氧化锡层为二氧化锡胶体稀释制成的二氧化锡前驱体溶液，所述二氧化锡前驱体溶液质量分数为3％-15wt％，所述步骤a臭氧处理时间30min，旋涂工艺5000rpm，旋涂时间20s，退火温度100℃，退火时间60min。

3.根据权利要求1所述的一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，其特征在于：所述步骤b的pbtio3纳米颗粒球磨粒径为10-50nm。

4.根据权利要求1所述的一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，其特征在于：所述步骤c的溶剂的种类有三种，包括n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶剂、二甲基甲酰胺(dmf)溶剂和nmp与dmf的混合溶剂。

5.根据权利要求1所述的一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，其特征在于：所述步骤c得到的pbtio3纳米分散液浓度为1-10mg/ml。

6.根据权利要求1所述的一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，其特征在于：所述步骤d的取用的步骤c的溶液体积为10-100ul。

7.根据权利要求1所述的一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，其特征在于：所述步骤d的钙钛矿前驱体溶液浓度为1.0-1.6mol/l，钙钛矿前驱体包括甲铵铅三碘(mapbi3)、甲脒铅三碘(fapbi3)和甲铵甲脒铯混合铅碘溴(csy(fa1-xmax)ypbi3-xbrx)，其中0≤x≤1，0≤y≤0.15。

8.根据权利要求1所述的一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，其特征在于：所述步骤f的旋涂工艺为3000rpm，旋涂时间35s；干燥空气中静置24h。

10.根据权利要求1所述的一种制备高性能钙钛矿太阳能电池的技术方法，其特征在于：所述步骤g的电极厚度为100nm，材质为金属银或金。