[发明专利]一种诱导钙钛矿晶体抗拉伸弯折的柔性光伏器件的制备方法

说明书

本发明属于太阳能电池领域，公开了一种诱导钙钛矿晶体抗拉伸弯折的柔性光伏器件的制备方法。所述的制备方法中将光交联富勒烯材料PCBOD加入钙钛矿前驱体溶液中，在钙钛矿前驱体成膜后，采用紫外光照使PCBOD在钙钛矿前驱体结晶前形成光交联的网络结构，利用光交联富勒烯PCBOD的网络交联特性，引导钙钛矿结晶，进而制备出的钙钛矿太阳能电池器件。这种光交联材料诱导钙钛矿结晶的制备方法很好的降低了柔性器件在拉伸和弯折情况下的器件光电性能的损耗，制备工艺简单，同时成本低廉；更有利于制备大面积柔性可拉伸弯曲的器件；也拥有较高的重复性，便于工业化生产。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，涉及一种新型的抗拉伸弯折的钙钛矿晶体的制备成膜方法，特别是涉及一种光交联富勒烯材料引导钙钛矿结晶并有效降低柔性钙钛矿太阳能电池在拉伸弯折中器件性能损耗的制备工艺。

背景技术

太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，对于解决能源枯竭和缓解环境恶化，保障社会、经济的可持续健康发展具有非常重大的意义。1954年美国贝尔实验室研制出了第一块晶体硅太阳能电池，从而开启了利用太阳能发电的新纪元。发展至今，单晶硅太阳能电池的光电转换效率（PCE）已达25%，多晶硅薄膜太阳能电池的 PCE 最高已达20%。但其大规模应用受到成本高、污染重以及不可持续性发展等问题的制约。近年来，以甲氨基铅卤化物（CH₃NH₃PbX₃）为代表的有机-无机杂化钙钛矿材料因其低廉的成本，合适的带隙宽度，以及优良的空穴和电子输运能力受到了大家的广泛关注，其制备的太阳能电池的光电转换效率可达23%以上。因此，以有机-无机杂化钙钛矿材料为代表的太阳能发电技术展现出了非常突出的产业化发展前景。

其中柔性钙钛矿太阳能电池器件具有更加广阔的应用前景。然而在柔性太阳能电池器件在拉伸和弯折情况下其光电性能的损耗仍是目前的研究热点之一。在拉伸和弯折情况下，柔性器件的光电性能降低非常明显，这样不利于发挥柔性器件的优势，也增加了制备器件的成本。为了解决这一问题，通过将光交联富勒烯材料[6,6]-phenyl-C61-butyricoxetane dendron ester （PCBOD）加入钙钛矿前驱体溶液中，使PCBOD在钙钛矿溶液结晶前形成光交联的网络结构，引导钙钛矿结晶，进而制备出均匀分布在网状富勒烯中的钙钛矿晶体，在柔性光伏器件反复拉伸弯折之后，钙钛矿晶体的内部结构仍然具有较好的光电特性，几乎没有能量转换效率和稳定性的损失。

发明内容

要解决的技术问题：常规的钙钛矿晶体具有较强的刚性，在器件弯折和拉伸情况下晶界容易开裂，晶体容易分解。造成了钙钛矿太阳能电池器件的性能明显的降低。为了优化器件性能，本发明的目的是公开另一种新型的抗拉伸弯折的钙钛矿晶体的制备成膜方法，特别是涉及一种光交联材料引导钙钛矿结晶并有效降低柔性钙钛矿太阳能电池在拉伸弯折中器件性能损耗的制备工艺。

技术方案：为了解决上述问题，本发明公开了一种采用光交联的富勒烯材料诱导钙钛矿晶体结晶改善柔性钙钛矿器件反复拉伸和弯折的光电特性的制备工艺，所述的制备方法包括以下步骤：

（1）将碘化甲铵、碘化铅和光交联富勒烯材料[6,6]-phenyl-C61-butyricoxetane dendron ester （PCBOD）溶于由二甲基亚砜和γ-羟基丁酸内酯组成的混合溶液里搅拌均匀，获得钙钛矿DMSO-GBL溶液；

（2）将二氧化钛以沉积的形式加工在柔性基底透明电极上，形成均匀的电子传输层薄膜；

（3）将加入光交联富勒烯材料的钙钛矿前驱体溶液经过反溶剂处理之后，在紫外灯下处理，使光交联富勒烯得到充分的交联，形成网络富勒烯的结构；

（4）将光交联之后的钙钛矿层薄膜退火后得到固化的感光层；

（5）在钙钛矿薄膜之上采用旋涂、喷墨打印、或者卷对卷的方式加工处理2,2',7,7'-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9'-螺二芴薄膜（Spiro-OMeTAD），无需退火得到均匀的空穴传输层；