[发明专利]基于胺化合物添加CsPbBr3

说明书

本发明提供了基于胺化合物添加CsPbBr₃的无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，本发明具体是在FTO导电玻璃上制备电子传输层，然后在其表面旋涂添加胺化合物的溴化铅溶液，再多次旋涂溴化铯溶液，制得高质量的钙钛矿薄膜，最后刮涂碳浆料作为背电极，组装成无机钙钛矿太阳能电池。本发明中通过在溴化铅溶液中添加胺化合物，延缓了CsPbBr₃晶粒的结晶和生长速度，获得了大晶粒尺寸且致密均匀的钙钛矿薄膜，另外胺化合物可以有效钝化钙钛矿薄膜表面及内部的缺陷，并提高电池界面能级匹配，从而抑制电荷复合，提升电池的光伏性能。本发明具有制备方法简单易行、成本低廉、可重复性高、高温高湿环境下稳定性突出等优点。

技术领域

本发明属于新材料技术以及新能源技术领域，特别是涉及到添加剂工程基于胺化合物添加CsPbBr₃的无机钙钛矿太阳能电池及在作为电池组件中的应用。

背景技术

目前有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已达25.2％，钙钛矿或将代替晶硅，成为太阳能电池“新宠”。但其仍存在很多问题，如杂化钙钛矿太阳能电池含有价格昂贵的有机成分，而且其在高温、高湿环境下长期稳定性较差，这严重影响了它的商业化进程。通过用无机铯离子取代有机离子制备的无空穴、碳基CsPbBr₃全无机钙钛矿因其制备过程简单，成本低廉，且在效率和长期运行稳定性之间形成了一个最佳平衡点，成为了光伏领域的研究热点。

传统多步液相加热法制备出的CsPbBr₃晶粒的成核及生长速度过快，不利于钙钛矿晶体的充分形成，且薄膜内部和表面的缺陷态密度较高，造成了严重的电荷复合，限制了电池光电转换效率的提升。基于以上两个问题，寻找一种既可以影响钙钛矿晶体的结晶动力学，又能同时钝化薄膜缺陷的添加剂，基于添加剂工程制备高性能无机钙钛矿太阳能电池具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供了基于胺化合物添加CsPbBr₃的无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，本发明可以获得制备方法简单、成本低廉、钙钛矿薄膜质量突出、电池光伏性能优良且具有长期运行稳定性的无机钙钛矿太阳能电池，加速钙钛矿太阳能电池的商业化应用进程，具有重要的现实意义和经济价值。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种基于胺化合物添加CsPbBr₃的无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，它包括以下步骤：

(1)、配制所需的各种溶液：浓度为0.1～1mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，浓度为0.05～0.1 g/mL的二氧化钛浆料，浓度为0.01～0.05mol/L的四氯化钛水溶液；添加了不同摩尔比例胺化合物的浓度为1～2mol/L溴化铅DMF溶液(0.5-5％)，浓度为0.05～0.1mol/L的溴化铯甲醇溶液；

(2)、将上述配制好的钛酸异丙酯的乙醇溶液以7000转/分的速度在已刻蚀且清洗干净的FTO 基底上旋涂30秒，然后高温煅烧制得致密二氧化钛层；

(3)、将上述配制好的二氧化钛浆料以2000转/分的速度在步骤(2)中得到的致密二氧化钛层旋涂30秒，然后高温煅烧制得二氧化钛薄膜；

(4)、将步骤(3)制得的二氧化钛薄膜浸泡在上述配制好的四氯化钛溶液中，经水浴加热浸泡后，依次用水、无水乙醇清洗干净，然后高温煅烧制得介孔二氧化钛薄膜；

(5)、将上述配制的添加不同比例胺化合物的溴化铅DMF溶液旋涂在步骤(4)制备的薄膜表面，然后加热；

(6)、将上述配制的溴化铯甲醇溶液旋涂在步骤(5)中制备的溴化铅薄膜表面，高温加热，并多次重复此步骤，制备得到高质量的CsPbBr₃钙钛矿吸光层；