[发明专利]高性能钙钛矿薄膜及其制备方法和太阳能电池

说明书

本发明涉及高性能钙钛矿薄膜及其制备方法和太阳能电池，所述钙钛矿多晶薄膜的化学式为ABX₃，所述制备方法包括如下步骤：（1）钙钛矿前驱体溶液制备，将B的卤化物和X的一价阳离子盐溶解在拥有含氧基团溶剂中形成钙钛矿前驱体溶液；（2）将步骤（1）获得的钙钛矿前驱体溶液涂覆在基底上形成钙钛矿前驱体薄膜，在成膜过程中在薄膜表面滴加第二溶剂，其中，所述第二溶剂中含有不溶于所述钙钛矿前驱体溶液的反溶剂；（3）将步骤（2）所述的钙钛矿前驱体薄膜进行结晶处理得到高性能钙钛矿多晶薄膜。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池用薄膜的制备方法，更具体而言，涉及一种织构化钙钛矿薄膜与相应的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展，对于能源的需求与日俱增。太阳能作为一种清洁、无污染的能源，受到国内外的广泛关注与深入研究。基于有机-无机杂化钙钛矿薄膜的太阳能电池是近年发展起来的一类新型太阳能电池，其优点十分突出：1、有机-无机杂化钙钛矿材料制备工艺简单、成本较低；2、具有较为适宜的带隙宽度(1.5～2.3eV)，光吸收范围较大；3、电荷扩散长度高达微米级，电荷寿命较长等。4、可制成半透明电池或柔性电池，易于与其它器件集成，应用场景大大拓宽。因此，钙钛矿太阳能电池及相关材料已成为光伏领域的一个重要研究方向，目前获得了22.1％的认证光电转换效率，应用前景广阔。

钙钛矿ABX₃薄膜制备方法对其结构、形貌、电荷迁移率、电子寿命及光电转换性能影响较大。目前普遍的观点认为钙钛矿薄膜表面平整、致密是获得高质量钙钛矿薄膜的关键。目前文献中报道了的一步溶液法、两步溶液法、气相沉积法和气相辅助溶液法等制备方法，均是以获得表面平整致密的钙钛矿薄膜为目标。例如，对于一步溶液法，制备过程虽然比较简单，但是所得薄膜表面较为粗糙、针孔状缺陷较多，易造成薄膜中电荷的复合，严重影响了薄膜的性能。因此，以溶液法为基础的工作多集中在选用适当的添加剂、反溶剂或者通过物理方法(如抽真空、吹起等)改变旋涂液表面的蒸气压等方法来提高薄膜的表面平整度，从而提高电池的性能。例如CN105702870A和CN105702871A分别公开了一种利用溶液抽气法和溶液抽气通气法制备钙钛矿太阳能电池中钙钛矿薄膜的方法，CN106252520A公开了一种多流干燥气刀及利用该气刀制备钙钛矿太阳电池中钙钛矿薄膜的方法，目标都是获得表面平整致密的钙钛矿薄膜。但是，获得表面平整、致密的钙钛矿薄膜无疑增加了薄膜制备工艺的难度，增大了控制条件的复杂性，并不利于器件的大面积化制备及工业化生产。特别是，如果薄膜制备过程中的缺陷很容易导致电池效率的下降，也会使得电池批量生产的成品率大大降低。

发明内容

本发明旨在解决目前采用公开报道的钙钛矿薄膜制备方法易出现表面粗糙不平整、缺陷较多而影响电池性能，提出了一种新的基于不溶性反溶剂或者含不溶性反溶剂的混合反溶剂的制备方法，该方法可以获得表面织构化的钙钛矿薄膜或表面超平滑钙钛矿薄膜，在钙钛矿太阳能电池中都表现出高的光电转换效率，并且该类型钙钛矿薄膜的制备方法简单，所组装电池的可重现性高。