[发明专利]一种提高二氧化锡-卤化铅钙钛矿界面电子传输效率的方法

说明书

本发明属于光伏器件制备领域，具体为一种提高二氧化锡‑卤化铅钙钛矿界面电子传输效率的方法。将L‑天冬氨酸盐分散至去离子水中，配置成L‑天冬氨酸盐溶液；将L‑天冬氨酸盐溶液旋涂于表面沉积有SnO₂电子传输材料的导电玻璃基片上，在100～200℃下退火10～30分钟，得到L‑天冬氨酸盐‑SnO₂薄膜；L‑天冬氨酸盐‑SnO₂薄膜置于紫外臭氧清洗机中，处理10～30分钟；将卤化铅钙钛矿前驱体溶液滴于上述薄膜表面，浸渍5～10秒，之后启动旋涂机，滴加反极性溶剂，旋涂结束后，将基片置于加热台上热处理后制备卤化铅钙钛矿薄膜。由于L‑天冬氨酸在钙钛矿前驱体中的溶解度极低，L‑天冬氨酸分子得以保存在SnO₂/卤化铅钙钛矿界面处，钝化界面缺陷，进而提高SnO₂/卤化铅钙钛矿界面处的电子传输效率。

技术领域

本发明属于光伏器件制备领域，具体为一种提高二氧化锡-卤化铅钙钛矿界面电子传输效率的方法。

背景技术

经过近些年的快速发展，基于卤化铅钙钛矿材料的钙钛矿光伏电池实验室能量转换效率已经突破25％，受到各国研究者和工业界的关注。钙钛矿太阳能电池由透明导电玻璃电极、电子传输层、卤化铅钙钛矿光吸收层、空穴传输层及金属对电极组成。电池在工作过程中，卤化铅钙钛矿材料吸收太阳光，在与电子传输层和空穴传输层的界面处将电子和空穴传导至电子传输材料和空穴传输材料中，完成光生电子空穴对的物理空间分离。研究表明，卤化铅钙钛矿材料与电子/空穴传输材料的界面性能直接影响光生载流子的分离效率，从而影响器件的光电转换性能。此外，上述两处界面性能还对电池稳定性起到关键作用，这使得对卤化铅钙钛矿材料与电子/空穴传输材料界面处的优化就成为提高器件综合性能的关键。在正型结构钙钛矿太阳能电池制备中，通常在电子传输层上旋涂一层钝化材料，从而起到钝化电子传输层/卤化铅钙钛矿界面缺陷的作用。但这种下界面的处理方法存在如下问题：由于这些方法是在TiO₂、SnO₂等氧化物薄膜表面修饰钝化材料，在后续卤化铅钙钛矿薄膜制备过程中，这些钝化材料极易被钙钛矿前驱体溶剂溶解而偏离界面，致使界面的钝化效果显著下降。因此，开发正型结构钙钛矿太阳能电池下界面钝化的新方法，进一步优化卤化铅钙钛矿材料与电子传输材料的界面性能，从而改善下界面光生电子传输效率，对这种结构钙钛矿太阳能电池的性能提高具有重要意义。

发明内容

针对现有卤化铅钙钛矿太阳能电池下界面性能优化所存在的问题，本发明的目的在于提供一种提高二氧化锡-卤化铅钙钛矿界面电子传输效率的方法。采用这种方法制备的SnO₂/卤化铅钙钛矿薄膜及光伏器件，L-天冬氨酸钝化材料被成功置于器件的下界面(即SnO₂/卤化铅钙钛矿薄膜界面)，实现对SnO₂电子传输材料/卤化铅钙钛矿材料界面缺陷的高效钝化，从而提高界面电子传输效率，电池的光电转换效率也因此提高。

本发明的技术方案是：

一种提高二氧化锡-卤化铅钙钛矿界面电子传输效率的方法，包括如下步骤：

(1)L-天冬氨酸盐溶液配置：将L-天冬氨酸盐溶解于去离子水中，室温搅拌0.5～2小时，得到L-天冬氨酸盐溶液；其中，L-天冬氨酸盐的摩尔浓度在0.05～0.5M之间；

(2)L-天冬氨酸盐-SnO₂薄膜的制备：将步骤(1)得到的L-天冬氨酸盐溶液旋涂于含有SnO₂电子传输材料的导电玻璃基片上，旋涂机转数为2000～4000rpm，旋涂时间为20～60秒；旋涂结束后，将所得基片在100～200℃下加热10～30分钟，得到L-天冬氨酸盐-SnO₂薄膜基片；

(3)L-天冬氨酸盐-SnO₂薄膜基片的处理：将步骤(2)得到的L-天冬氨酸盐-SnO₂薄膜基片置于紫外臭氧清洗机中，处理10～30分钟；