[发明专利]一种钙钛矿墨水以及其应用

说明书

本发明公开一种钙钛矿墨水以及其应用，涉及钙钛矿太阳能电池技术领域。其中，所述钙钛矿墨水包括以下组分：二甲胺氢碘酸盐、碘化铅、碘化铯和混合溶剂，其中，所述混合溶剂包括二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，所述二甲基甲酰胺与二甲基亚砜的体积比为6.8～7.2：2.8～3.2。本发明通过对原料的选择、混合溶剂比例的设计，使得到的钙钛矿墨水能在160℃制得CsPbI₃薄膜，实现了CsPbI₃成膜的低温退火，且得到的CsPbI₃薄膜的形貌好、晶界稳定性高、缺陷密度低，从而使CsPbI₃薄膜的温度和湿度稳定性优异；此外，低温退火的实现，使CsPbI₃薄膜的制备更易操作，成本低廉，有利于大规模生产。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，特别涉及一种钙钛矿墨水以及其应用。

背景技术

能源短缺与环境污染是当今人类世界面临的两大难题，取之不尽用之不竭的太阳能是一种较为理想的可再生能源。钙钛矿太阳能电池(PSCs)等第三代太阳能电池技术具有低成本、高效率、易组装及柔性等优势。自2009年钙钛矿材料应用于太阳能电池以来，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率迅速上升到25％以上，但由于有机组分的存在使得钙钛矿存在热不稳定的情况，使用无机材料来替代有机材料便成为了提高钙钛矿稳定性的一种有效的方法。

目前，主要采用Cs取代或部分取代钙钛矿中的有机组分，其中，全无机铯铅卤钙钛矿(CsPbX₃，X＝I，Br)薄膜具有较高的吸收系数，优异的热稳定性和电荷迁移率受到诸多关注。黑色相的CsPbI3钙钛矿作为全无机钙钛矿具有优异的热稳定性，同时，其带隙约为1.7eV，被认为是高效太阳能电池(PSCs)的候选材料之一，在光伏领域具有潜在的应用价值。

制备全无机钙钛矿薄膜的工艺大致分为蒸发法和溶液法(一步旋涂法、两步旋涂法、两步浸渍法、喷涂/刮涂)，其中，一步旋涂法是先制备钙钛矿墨水(也称钙钛矿前驱体溶液)，经过旋涂和加热退火制得，该方法操作简单，但现有的钙钛矿墨水旋涂后，需要在200～220℃的高温下退火促进钙钛矿形核，从而制得钙钛矿薄膜，而高温退火会导致钙钛矿薄膜的缺陷密度高、晶界稳定性低，从而限制了其应用。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种钙钛矿墨水以及其应用，旨在解决现有的钙钛矿薄膜的缺陷密度高和晶界稳定性低的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种钙钛矿墨水，所述钙钛矿墨水包括以下组分：

二甲胺氢碘酸盐、碘化铅、碘化铯和混合溶剂，

其中，所述混合溶剂包括二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，所述二甲基甲酰胺与二甲基亚砜的体积比为6.8～7.2：2.8～3.2。

可选地，所述钙钛矿墨水中，每1mL所述混合溶剂中加入75～77mg所述二甲胺氢碘酸盐、229～233mg碘化铅和128～131mg碘化铯。

基于上述目的，本发明还提出一种全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S10、在基底上设置电子传输层；

S20、在所述电子传输层上旋涂如上所述的钙钛矿墨水，然后在160～180℃退火25～35min，得到钙钛矿薄膜；

S30、在所述钙钛矿薄膜上设置空穴传输层；

S40、在所述空穴传输层上设置金属电极层，得到全无机钙钛矿太阳能电池。

可选地，步骤S10包括：

将钛酸正丁酯溶液旋涂在基底表面，在120～130℃退火4～6min，然后在常温下退火25～35min，得到设置在基底上的电子传输层。

可选地，所述钛酸正丁酯溶液的浓度为0.14～0.16mol/L；