[发明专利]一种钙钛矿前驱体溶液及使用其制备钙钛矿太阳能电池的方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿前驱体溶液，包括钙钛矿前驱体材料、溶剂和添加剂，所述添加剂包括巯基化合物。本发明还公开了一种用于制备钙钛矿太阳能电池的方法，包括：准备衬底；在所述衬底上制备第一载流子传输层；将本发明所述的钙钛矿前驱体溶液涂覆在所述第一载流子传输层上，得到钙钛矿吸收层；在所述钙钛矿吸收层上制备第二载流子传输层；制备背电极。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿前驱体溶液及使用其制备钙钛矿太阳能电池的方法。

背景技术

钙钛矿薄膜太阳能电池由于具有光电转换效率高、成本低、制作简单等优点而成为最具前景的太阳能电池。钙钛矿薄膜的质量与均匀性直接决定了电池的效率。制备出缺陷少，结晶性高的钙钛矿薄膜更有利于电池将太阳能高效地转化成电能，所以高质量的钙钛矿薄膜的制备成为电池制备的关键。

目前钙钛矿薄膜的制备方法通常是溶液法。一步溶液法是将钙钛矿的前躯体材料全部溶解在溶剂中，随后用反溶剂比如氯苯、乙醚等来辅助钙钛矿成膜。两步溶液法通常先制备一定厚度的PbX₂膜，然后再滴加有机卤化胺盐溶液。溶液法制备的钙钛矿太阳能电池也是钙钛矿太阳能电池技术进行低成本量产化的优势所在。

但是，在用溶液法制备钙钛矿太阳能电池时，钙钛矿薄膜沉积会经历成核、结晶和晶体生长过程，目前还不能实现钙钛矿薄膜的可控生长。如何制备晶粒尺寸大、缺陷密度低的钙钛矿薄膜是制备高效率钙钛矿太阳能电池的关键，也是一直以来钙钛矿太阳能电池极其重要的研发课题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钙钛矿前驱体溶液及使用其制备钙钛矿太阳能电池的方法，获得了较高质量的钙钛矿薄膜，从而获得了性能优良的钙钛矿太阳能电池。

本发明提供的钙钛矿前驱体溶液包括钙钛矿前驱体材料、溶剂和添加剂，所述添加剂包括巯基化合物。

进一步地，所述巯基化合物为巯基乙醇或巯基乙酸。

进一步地，所述巯基化合物的含量以体积计为所述钙钛矿前驱体溶液的1％-5％。

进一步地，所述钙钛矿前驱体材料包括有机卤化胺盐和PbX₂，其中X为卤素。在一个实施方式中，所述有机卤化胺盐选自甲脒胺卤化物、甲基胺卤化物或其组合。

进一步地，所述钙钛矿前驱体材料为APbX₃结构的材料，其中A为有机阳离子，优选地，A为HN＝CHNH₃⁺、CH₃NH₃⁺、Cs⁺、Rb⁺或其组合；X为卤素。

本发明还提供了一种用于制备钙钛矿太阳能电池的方法，包括：

准备衬底；

在所述衬底上制备第一载流子传输层；

将权利要求1-8中任一项所述的钙钛矿前驱体溶液涂覆在所述第一载流子传输层上，得到钙钛矿吸收层；

在所述钙钛矿吸收层上制备第二载流子传输层；

制备背电极。

进一步地，钙钛矿吸收层的制备采用一步溶液法制备，包括将钙钛矿前驱体材料全部溶解并加入巯基化合物，将其旋涂在第一载流子传输层上；

进一步地，钙钛矿吸收层的制备采用者两步溶液法制备，包括首先将包含PbX₂和添加剂的溶液涂覆在所述第一载流子传输层上，然后涂覆有机卤化胺盐溶液。

采用本发明的钙钛矿前驱体溶液及制备钙钛矿太阳能电池的方法，降低了钙钛矿薄膜的成膜速度，延长钙钛矿薄膜的生长时间，有利于钙钛矿薄膜的晶粒长大，降低缺陷密度，从而获得较高质量的钙钛矿薄膜。