[发明专利]一种制备大面积钙钛矿薄膜的新方法及应用

说明书

本发明提供了一种制备大面积钙钛矿薄膜的新方法，包括如下步骤：（1）将AX和BXsubgt;2/subgt;溶解于2‑甲氧基乙醇、N,N‑二甲基甲酰胺等溶剂中，获得无掺杂的钙钛矿前驱液；在无掺杂的钙钛矿前驱液中加入甲胺盐酸盐、N‑环己基吡咯烷酮等添加剂，制备掺杂的钙钛矿前驱液；（2）利用配制好的掺杂的钙钛矿前驱液在基底上直接制备钙钛矿薄膜。本发明还提供了一种上述方法在制备钙钛矿太阳能电池上的应用。本发明通过在钙钛矿前驱液中增加对应添加剂，有效调节钙钛矿结晶过程，使本发明能有效实现常温高湿度空气条件下制备高质量大面积钙钛矿薄膜。

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种制备大面积钙钛矿薄膜的新方法及应用。

背景技术

钙钛矿太阳能电池作为新一代的太阳能电池，具有成本低、效率高等特点，受到了广泛关注。经过十余年的发展，钙钛矿太阳能电池的光电转化效率已经达到25.7%，完全可以与现在已经商业化的硅电池媲美。

但是目前在高效率钙钛矿太阳能电池的制备过程中，钙钛矿吸收层的制备还存在以下问题：制备条件严格，通常钙钛矿薄膜的制备需要在手套箱中进行，需要惰性气体如氮气气氛保护，或者是需要严格控制空气温度与湿度。

以上因素不利于钙钛矿太阳能电池的大规模制备和商业化发展。因此，亟需一种可在常温高湿度空气条件下制备大面积钙钛矿薄膜的方法，并且需要减少生产过程中有毒物质的使用和提高薄膜质量，为制备出能够产业化的钙钛矿太阳能电池提供技术支持。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种简单、安全、有效的在常温高湿度空气中制备大面积钙钛矿薄膜的新方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用，基于本发明方法制备的钙钛矿薄膜质量高，制备的钙钛矿太阳能电池效率高。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种制备大面积钙钛矿薄膜的新方法，包括如下步骤：

（1）钙钛矿前驱液的配制

将AX和BX₂按照1：1化学计量比溶解于2-甲氧基乙醇（2Me）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）、二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、γ-丁内酯（GBL）、N,N-二甲基丙烯基脲(DMPU)、乙醇胺溶液中的一种或多种组合中，获得无掺杂的钙钛矿前驱液；

在无掺杂的钙钛矿前驱液中加入甲胺盐酸盐（MACl）、N-环己基吡咯烷酮（CHP）、D-焦谷氨酸、2-吡咯烷酮-5-羧酸钠、1-(4-氨基苯基)-2-吡咯烷酮、吡咯烷酮羧酸锌、硫氰酸甲胺(MASCN)、醋酸甲胺（MAAc）中的一种或多种组合，制备掺杂的钙钛矿前驱液；

（2）制备钙钛矿薄膜

在常温、高湿度空气环境中，利用配制好的所述掺杂的钙钛矿前驱液在基底上直接制备钙钛矿薄膜。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤（1）中，AX和BX₂，其中A为甲胺离子（MA⁺）、甲脒离子（FA⁺）、铯离子（Cs⁺）等一价阳离子中的一种或者多种组合，B为铅离子（Pb²⁺）、锡离子（Sn²⁺）、锰离子（Mn²⁺）、铜离子（Cu²⁺）、锗离子（Ge²⁺）等二价阳离子中的一种或者多种组合，X为氯离子（Cl^-）、碘离子（I^-）、溴离子(Br^-)等一价阴离子中的一种或多种组合。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤（1）中，获得无掺杂的钙钛矿前驱液浓度为0.5~2mol/L；在无掺杂的钙钛矿前驱液中加入的各添加剂摩尔量相比所述无掺杂的钙钛矿前驱液中B位离子的摩尔量分别为5%~45%。