[发明专利]一种制备钙钛矿太阳能电池的方法

说明书

本发明涉及一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，包括如下步骤：将含有化合物BXn的溶液旋涂沉积在有电子传输层或空穴传输层的导电基底上，并在旋涂过程中依次滴加甲醇和含氮有机卤化物AX的醇溶液，得到钙钛矿湿膜，然后将钙钛矿湿膜进行退火处理得到钙钛矿薄膜，再在退火后的钙钛矿薄膜上沉积空穴传输层或电子传输层，再沉积背电极，完成钙钛矿太阳能电池的制备。本发明的方法可制得较厚、高质量的钙钛矿薄膜，制备方便快捷，普适性好，可重复性好。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种制备钙钛矿太阳能电池的方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池的光电性能很大程度上取决于钙钛矿薄膜的质量。实验室制备钙钛矿太阳能薄膜的常用方法是一步旋涂法和连续两步沉积法。常用的连续两步沉积法有如下两种：一种是将碘化铅等金属卤化物（BX₂）旋涂沉积在载流子传输层上，然后通过加热退火除去薄膜中残留的溶剂，获得一层致密的金属卤化物薄膜，之后再旋涂含氮有机卤化物(AX)如甲胺氢碘酸盐的醇溶液，退火获得钙钛矿薄膜。这种制备方法会在底部残留一些无法与含氮有机卤化物反应的金属卤化物，使得器件效率不佳；另一种是在连续旋涂的过程中先旋涂碘化铅等金属卤化物，再滴加含氮有机卤化物的醇溶液，反应生成钙钛矿。这种方法在第二步滴加含氮有机卤化物醇溶液时，工艺非常容易受到溶剂氛围的影响，使得需要不断改变旋涂参数，从而器件的可重复性不佳。

公开号为CN106410035A的中国专利公布了一种三步法旋涂制备钙钛矿薄膜的方法，在旋涂卤化铅溶液后将异丙醇负载在湿的卤化铅薄膜上，静置0~150s，再旋涂获得介孔卤化铅薄膜，接着负载含氮有机卤化物的醇溶液在介孔卤化铅薄膜上，静置40s，然后再进行第三次旋涂，最后再退火处理。这种方法获得的介孔碘化铅薄膜的形貌、结晶度会因异丙醇处理时间不同而不同，所以需要根据不同情况调节不同原料及其比例，来得到合适的能带位置和光谱吸收范围，因此，该方法没有普适性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，避免了常规工艺里需要长时间的退火过程，金属卤化物难以充分、均匀反应，难以制备较厚的钙钛矿薄膜等缺点，采用多步骤连续旋涂方法生成钙钛矿薄膜，具有工艺操作简便、快速、重复性好等特点。

本发明是这样实现的，提供一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，包括如下步骤：将含有化合物BXn的溶液旋涂沉积在有电子传输层或空穴传输层的导电基底上，并在旋涂过程中依次滴加甲醇和含氮有机卤化物AX的醇溶液，得到钙钛矿湿膜，然后将钙钛矿湿膜进行退火处理得到钙钛矿薄膜，再在退火后的钙钛矿薄膜上沉积空穴传输层或电子传输层，再沉积背电极，完成钙钛矿太阳能电池的制备；其中，n≥2，A为含胺基、脒基、胍中至少一种一价有机阳离子，B为硼、硅、锗、砷、锑、铍、镁、钙、锶、钡、铝、铟、镓、锡、铊、铅、铋、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金中的至少一种，其中，二价金属铅的摩尔百分数不低于80%，X为氟、氯、溴、碘、硫氰根中至少一种阴离子，其中，碘离子的摩尔百分数不低于80%，所述醇溶液中含有异丙醇、正丁醇、叔丁醇中任意一种醇溶剂。

进一步地，所述制备钙钛矿太阳能电池的方法包括如下步骤：

步骤一，在透明导电基底上沉积电子传输层或空穴传输层；

步骤二，将化合物BXn溶解在溶剂中，浓度为0.5mol/l~2.0mol/l；

步骤三，将含氮有机卤化物AX溶于醇溶剂中，浓度为10mg/ml~90mg/ml；

步骤四，在电子传输层或空穴传输层上旋涂步骤二配好的化合物BXn溶液，并在旋涂过程中依次滴加甲醇、含氮有机卤化物的醇溶液，旋涂5s~60s，得到深色的钙钛矿湿膜，其中，甲醇作为清洗剂；

步骤五，对钙钛矿湿膜在80℃～150℃温度下退火5min~10min；