[发明专利]一种基于两步法制备的2D/3D杂化钙钛矿太阳能电池有效

专利信息
申请号: 202011580432.6 申请日: 2020-12-28
公开(公告)号: CN112687807B 公开(公告)日: 2022-08-02
发明(设计)人: 陈聪;杨立群;朱立华;商雪妮;马晓辉;吴存存;郑士建 申请(专利权)人: 河北工业大学
主分类号: H01L51/46 分类号: H01L51/46;H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
代理公司: 天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙) 12210 代理人: 赵凤英
地址: 300130 天津市红桥区*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 步法 制备 杂化钙钛矿 太阳能电池
【权利要求书】:

1.一种基于两步法制备的2D/3D杂化钙钛矿太阳能电池,其特征为该太阳能电池从下至上包括衬底、电子传输层、钙钛矿薄膜、空穴传输层和金属电极;

所述的衬底为ITO导电玻璃;

所述的电子传输层的材质为SnO2,厚度为10-50nm;

所述的钙钛矿薄膜为四氟苯基四氟硼酸盐掺杂的钙钛矿光吸收层,厚度为650-850nm;每0.1cm²钙钛矿光吸收层含有四氟苯基四氟硼酸盐的量为0.02-20mg;

所述的空穴传输层的材质为Spiro-OMeTAD ,厚度为50-250nm;

所述的金属电极材质为金,厚度为50-120nm;

所述基于两步法制备的2D/3D杂化钙钛矿太阳能电池通过如下方法制得,该方法包括以下步骤:

步骤一,制备透明导电玻璃衬底:

将衬底分别用异丙醇、去离子水和无水乙醇分别超声清洗10-30分钟,然后在烘箱里烘干,最后用紫外-臭氧机处理5-60分钟;

步骤二,电子传输层的制备:

将配制好的SnO2溶液旋凃到ITO导电玻璃上,通过匀胶机的旋涂,得到10-50nm厚的SnO2致密层,然后在加热板上梯度退火处理;

其中,所述的梯度退火具体为100-120℃退火5-20分钟,150-180℃退火10-30分钟;

步骤三,溶液法制备四氟苯基四氟硼酸盐掺杂的钙钛矿光吸收层:

将PbI2前驱体溶液旋凃在电子传输层上,然后在加热板上50-100℃退火1-5分钟;然后再旋涂混合前驱体溶液,然后120-180℃退火10-30分钟;得到厚度为650-850nm的钙钛矿光吸收层;

其中,所述的PbI2驱体溶液的浓度为0.5~2.0M;溶剂为DMF:DMSO的混合液,二者体积比为9.5:0.5;

所述的混合前驱体溶液中,溶剂为异丙醇,每1mL异丙醇中加入40-100mg的CH(NH2)2I、2-10mg的CH3NH3Br、2-10mg的CH3NH3Cl、0.1-100mg的四氟苯基四氟硼酸盐;

步骤四,空穴传输层的制备:

将配制好的Spiro-OMeTAD溶液旋涂在钙钛矿薄膜的表面,通过匀胶机的旋涂,得到50-250nm厚的空穴传输层;

所述空穴传输层溶液的溶剂为氯苯,每1-2mL氯苯中含有70-110mg的Spiro-OMeTAD粉体材料、20-120μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂、20-60μL的4-叔丁基吡啶;

步骤五,金属电极的制备:

将步骤四得到的材料放入真空蒸发镀膜设备中,真空度达到1*10-5-5*10-4Pa,金电极镀层厚度为50-120nm。

2.如权利要求1所述基于两步法制备的2D/3D杂化钙钛矿太阳能电池,其特征为所述ITO导电玻璃方阻是5-30Ω,透过率在80-99%。

3.如权利要求1所述基于两步法制备的2D/3D杂化钙钛矿太阳能电池,其特征为所述步骤二中的旋涂转速为3000-5000rpm/s,时间为20-40s;

所述步骤三中的旋涂转速为1000-3000rpm/s,时间为20-40s;

所述步骤四中的旋涂转速为2000-4000rpm/s,时间为20-40s。

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