[发明专利]一种有机金属卤化物钙钛矿太阳电池的界面修饰方法

摘要

本发明属于太阳电池领域，具体涉及一种有机金属卤化物钙钛矿太阳电池的界面修饰方法，提出了一种修饰有机金属卤化物钙钛矿太阳电池中钙钛矿晶粒界面和钙钛矿/空穴传输层界面的方法。向制备电池用的反溶剂中添加酞菁，通过酞菁分子与钙钛矿前驱体阳离子间的弱相互作用，使酞菁分子附着在钙钛矿晶粒界面和钙钛矿/空穴传输层界面。相对于无酞菁界面修饰的钙钛矿太阳电池，修饰后的钙钛矿太阳电池在大气环境下和光照下的稳定性得到大幅提升，而且对应的电池效率也更高。该方法对未来钙钛矿太阳电池的产业化具有重要的意义。该方法可改善有机金属卤化物钙钛矿层在大气环境下和光照下的稳定性，并提高钙钛矿太阳电池的效率。

主权项

1.一种有机金属卤化物钙钛矿太阳电池的界面修饰方法，其特征在于：所述方法步骤如下：1)清洗FTO玻璃：将FTO玻璃依次放入洗衣粉溶液、去离子水、丙酮和乙醇中分别超声清洗半小时，氮气吹干，再用紫外臭氧处理15min；2)制备TiO₂电子传输层：将2.25ml TiCl₄缓慢滴加到100ml去离子水制成的冰面上，待冰融化后得到TiCl₄水溶液，将步骤1)清洗好的FTO玻璃浸入TiCl₄水溶液中，在70℃下加热1h，之后用水冲洗，氮气吹干，在100℃下干燥1h，获得FTO/TiO₂；3)配制钙钛矿前驱体溶液：首先称取208.30mg甲脒氢碘酸盐(FAI)，587.79mg PbI₂溶入1ml由N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)按照4:1的体积比得到的混合溶剂中配制成A溶液；然后取159.6mg甲胺氢溴酸盐(MABr)，550.5mg PbBr₂溶入1ml由DMF和DMSO按照4:1的体积比得到的混合溶剂中配制成B溶液；然后取77.94mg CsI溶入400μl DMSO溶剂中配制成C溶液；将A、B、C三种溶液分别搅拌8h至均匀溶解，最后分别取A、B、C三种溶液880μl、132μl、88μl混合成溶液D，并再搅拌8h，得到钙钛矿前驱体溶液；4)添加酞菁的反溶剂溶液的配制：称取0.01‑10mg酞菁添加至1ml苯甲醚中，搅拌8h至其完全溶解，得到添加有酞菁的反溶剂溶液；5)空穴传输层溶液：首先将Li‑TFSI溶解于乙腈中制得浓度为520mg/ml的Li‑TFSI溶液，再将72.3mg spiro‑MeOTAD、28.8ul 4‑叔丁基吡啶和17.5ul Li‑TFSI溶液溶入1ml氯苯中，搅拌12h，得空穴传输层溶液；6)在步骤2)制备的FTO/TiO₂的TiO₂表面旋涂步骤3)制备的钙钛矿前驱体溶液；所述旋涂工艺如下：①转速1000rpm/min，加速度a＝200rpm/s，旋涂维持时间t＝12s；②转速5000rpm/min，加速度a＝1500rpm/s，旋涂维持时间t＝45s，当旋涂步骤②开始后15‑30s的时间区间内滴加反溶剂；7)将步骤6)制备的钙钛矿薄膜放置在热台上进行退火；8)在步骤7)制备好的钙钛矿层上旋涂步骤5)制备的空穴传输层溶液，最后利用物理气相沉积法在空穴传输层上蒸镀金电极。