[发明专利]利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法

说明书

本发明提供了一种利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，属于电池中电子传输层的处理方法技术领域。将配置好的二氧化钛前驱体溶液旋涂在导电玻璃上，将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中450～550℃烧结25～35min，将制备好的二氧化钛薄膜分别浸泡在溶液中0.1～3min进行氟化铵表面改性处理，之后将处理后的薄膜利用去离子水清洗3～5次，95～105℃烘干18～23min，制备出氟化铵处理的二氧化钛薄膜；将甲基胺基碘的异丙醇溶液旋涂在制备好的碘化铅薄膜上制备出钙钛矿薄膜，旋涂完空穴传输层材料的器件放在空气中避光氧化24小时，利用真空蒸镀在上面蒸镀60nm的Au电极，最后将得到的钙钛矿太阳能电池进行测试。

技术领域

本发明涉及一种利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，属于电池中电子传输层的改进方法技术领域。

背景技术

随着地球上石油、天然气和煤等化石能源的不断消耗，人类面临着前所未有的能源危机。因此，研究、寻找和开发新的能源是关系到全人类社会可持续发展的重大问题。太阳能具有清洁、使用安全、取之不尽、利用成本低且不受地理条件限制等诸多优点，是解决能源和环境问题的理想途径，太阳能的开发是新能源研究的重要课题。2013年底，《科学》杂志把英国牛津大学Snaith博士组研制的以钙钛矿型有机金属卤化物为吸光材料的全固态太阳能电池评为2013年度十大科技进展之一，并称其为太阳能技术中的一个重要突破。

在钙钛矿太阳能电池中存在多个表面与界面，表界面效应会对钙钛矿太阳光传播与载流子运输性能产生重要影响。如何调控电子传输层与钙钛矿层之间界面的微观结构，减小载流子的界面俘获和复合、提高光生载流子的收集率是进一步提高钙钛矿太阳能电池的转换效率的关键因素之一。通过水热合成法在TiO₂层表面引入纳米MgO，随着表面MgO含量的增加电池的填充因子、开路电压都得到了一定的提升，但由于MgO的绝缘性质会使电池的短路电流降低。Huang等人通过热导纳谱分析了钙钛矿薄膜中的钝化作用，发现PC60BM/C60双层结构会对钙钛矿表面及晶粒间界产生钝化作用，这种作用有利于增加载流子的扩散距离，从而降低光生载流子的复合。

在电子传输层引入改性层可以有效消除界面效应的影响，优化层间能垒，降低表面的缺陷态，对改善器件的光电性能至关重要。TiO₂作为一种物美价廉、稳定性好、电子传输性能良好的半导体材料，一直被人们广泛地应用于染料敏化太阳能电池的光阳极材料中。但是，在钙钛矿电池领域中，利用简单的溶液旋涂法制备的二氧化钛电子传输层结晶性较差，且薄膜不均匀，在表面存在很多的缺陷态，这会严重影响电子穿传输层的电子传输效率，同时也会损害钙钛矿薄膜，加速薄膜的退化，影响钙钛矿电池的光伏性能与稳定性。利用磁控溅射、喷雾热解和原子力沉积技术可以获得更高质量的二氧化钛薄膜，但其过程复杂，技术设备要求高，大大的增加了钙钛矿电池的制备成本，不利于其最终的商业化。通过表界面工程，在电子传输层上引入改性层可以对各层之间的能垒进行良好的匹配，同时这种界面改性可以降低表面的缺陷态，使钙钛矿层产生钝化，这能有效的减少界面电子和空穴的复合，减少能量损失。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，

步骤一、弱酸条件下水解制备二氧化钛前驱体溶液

取一定量的四异丙醇钛缓慢滴加到4mL异丙醇中，搅拌8～12min，制成四异丙醇钛溶液；以异丙醇为溶剂配制50mM的盐酸溶液，并将所述盐酸溶液缓慢滴加到配置的四异丙醇钛溶液中，整个滴加过程控制在9～11min，然后搅拌28～32min，使用0.45mm的PVDF针筒式过滤器对获得的溶液进行过滤，最终获得0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液；