[发明专利]一种量子点提升钙钛矿电池性能的方法

说明书

本发明提供一种量子点提升钙钛矿电池性能的方法，属于钙钛矿电池技术领域。本发明涉及利用一种量子点提升钙钛矿电池性能的方法。首先利用金属离子掺杂制备一层二氧化钛(TiOsubgt;2/subgt;)薄膜，再在TiOsubgt;2/subgt;薄膜上面制备MAPbIsubgt;3/subgt;钙钛矿薄膜，随后在钙钛矿薄膜上涂覆一层稳定性良好的CsPbBrsubgt;3/subgt;量子点，后续通过电池制备工序组装成钙钛矿太阳电池。本发明首先通过室外再沉淀法制备了晶粒尺寸可控的钙钛矿纳米晶，再用特定的离子液体添加剂对钙钛矿量子点进行处理，得到室温稳定性良好的钙钛矿纳米晶。将该钙钛矿纳米晶作为界面缓冲层材料应用于钙钛矿太阳能电池中，可以大大提升电池的光电转化效率，显示出此工艺方法具有较高的开发价值。

技术领域

本发明属于钙钛矿电池技术领域，具体涉及一种量子点提升钙钛矿电池性能的方法。

背景技术

钙钛矿纳米量子点材料作为新兴材料，凭借其独特的光学多功能性、高的光致发光量子产率和便捷的合成性，以及其对不同类型缺陷(例如空位，表面状态和晶界)的高度耐受性等优异的性能特点，被广泛的应用在光电领域中。例如，钙钛矿纳米晶与其他材料的复合作为光催化剂还原CO₂；钙钛矿纳米晶作为荧光太阳能聚光器的荧光材料；作为背光材料制备下转换LED；作为光敏通道层制备光电晶体管；作为光吸收层制备光电探测器；作为表面发光层制备激光；作为X射线敏感层制备闪烁体；作为发光层制备LEDs，特别是作为吸光材料应用在太阳能电池中。

专利(CN113193123A)提供一种双界面层修饰的高效钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的透明导电玻璃、电子传输层、钙钛矿吸收层、PMAI层、CsPbBr₃量子点、空穴传输层和金属电极；其中PMAI层和CsPbBr₃量子点的制备方法为：将溶剂为异丙醇、浓度为1-15mg/mL的PMAI溶液旋涂于钙钛矿吸收层上，获得PMAI层；再将溶剂为氯苯、浓度为2-10mg/mL的CsPbBr₃量子点溶液旋涂在PMAI层上，获得CsPbBr₃量子点。采用PMAI层和CsPbBr₃量子点作为双界面层，修饰钙钛矿吸收层，PMAI层和CsPbBr₃量子点的协同作用共同提高了界面的电荷传输性能，实现高效率的钙钛矿太阳能电池。

硕士论文(TiO₂/CsPbBr₃介孔-平面异质结钙钛矿太阳能电池的制备及改性研究，黄美欣)对CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的TiO₂电子传输层改性研究。采用界面工程技术，利用PbS胶体量子点修饰TiO₂/CsPbBr₃之间界面，构建介孔-平面异质结杂化结构的钙钛矿太阳能电池。介孔TiO₂经过旋涂不等量的量子点，得到不同形貌TiO₂/PbS光阳极，适量PbS胶体量子点修饰TiO₂/CsPbBr₃界面能改善CsPbBr₃钙钛矿薄膜质量。结果表明，PbS胶体量子点在介孔TiO₂沉积一个周期(PbS-1)太阳能电池的光电转换效率达到5.04％，是未经修饰(PbS-0)太阳电池光电转换效率(2.45％)的2倍左右。

专利(CN115347120A)公开了一种钙钛矿量子点太阳能电池及其制备方法。电池结构包括导电玻璃基底、电子传输层、量子点光吸收层、空穴传输层和金属电极：它的量子点光吸收层由为ABX₃结构的钙钛矿量子点薄膜，经离子液体与某酸某酯类的混合溶液处理，协同实现配体交换和表面缺陷钝化得到。针对现有钙钛矿量子点太阳能电池中光吸收层存在的导电性与材料稳定性之间的矛盾，通过选用在酸酯类溶解度可调的离子液体处理钙钛矿量子点薄膜以移除绝缘配体，稳定量子点结构并有效钝化量子点表面缺陷，使得所制备的钙钛矿量子点太阳能电池实现效率和稳定性的提升。