[发明专利]一种改善钙钛矿太阳电池吸光层性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池领域，尤其涉及一种改善钙钛矿太阳电池吸光层性能，进而提高能量转换效率的方法。

背景技术

近年来，日渐枯竭的化石能源已经越来越无法满足人类迅速增长的能源需求，化石能源的使用带来的环境问题也越来越严重。寻找新型的替代能源是人类亟待解决的问题。太阳能、风能、地热能、潮汐能等新型能源研究越来越受到重视。太阳能有着取之不尽、分布广泛、清洁的特点，相对于其他能源有很大优势。

太阳能电池经过60多年的发展，已经有很多不同的类型。主要包括单晶/多晶硅太阳电池，无机半导体(如砷化镓、碲化镉和铜铟镓硒)薄膜太阳电池，以及染料敏化、量子点、有机太阳电池等三代太阳电池。目前只有单晶/多晶硅太阳电池得到了广泛应用，其他类型的太阳能电池因原材料稀少、有毒、效率低、稳定性差等缺点在实际应用中受到限制，但单晶/多晶硅太阳电池生产成本高，寻找新型的太阳能电池仍是目前研究的热点。

CH₃NH₃MI_3-xB_x型钙钛矿材料从2009年首次应用在太阳电池中至今不到5年时间能量转换效率从3.8％增加到了15.9％，效率已经接近硅基太阳电池，生产成本却远低于硅基太阳电池，所以钙钛矿太阳电池成为最有希望得到大规模应用的太阳电池。但目前效率较高的钙钛矿太阳电池往往需要500℃高温制备的TiO₂，在实际应用中受到限制。

可以低温溶液法制备并且适用于柔性器件的平面异质结结构越来越多地被研究。但目前这种结构的太阳电池效率还不高，一般只有6％左右。寻找提高这种低温溶液法制备的钙钛矿太阳电池效率的制备方法，具有重要意义。

发明内容

本发明针对低温溶液法制备的钙钛矿太阳电池效率不高的问题，提出一种改善钙钛矿太阳电池吸光层性能的方法，通过添加合适的添加剂，大幅提高了所制备的钙钛矿太阳电池效率。

为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种改善钙钛矿太阳电池吸光层性能的方法，包括在钙钛矿的反应物中加入添加剂形成钙钛矿前驱体溶液；然后将所述前驱体溶液旋涂到覆盖有电子传输材料或空穴传输材料的基底上，热处理后形成钙钛矿吸光层薄膜；

其中，所述添加剂包括C_nH_2n+1NH₃B、AB型化合物中的一种或多种，其中n＝0～3，A选自一价金属，B选自F、Cl、Br或I。

所述添加剂具体可以是NH₄F、NH₄Cl、NH₄Br、NH₄I、CH₃NH₃F、CH₃NH₃Cl、CH₃NH₃Br、CH₃NH₃I、CH₃CH₂NH₃F、CH₃CH₂NH₃Cl、CH₃CH₂NH₃Br、CH₃CH₂NH₃I、CH₃CH₂CH₂NH₃F、CH₃CH₂CH₂NH₃Cl、CH₃CH₂CH₂NH₃Br、CH₃CH₂CH₂NH₃I中的一种或多种。

所述一价金属包括K、Rb或Cs，优选Cs，所述添加剂也可以是CsCl、RbCl、KCl中的一种或多种，以及F、Br或I这几种卤素与一价金属形成的化合物。

上述所列具体的添加剂可以单独使用一种，也可以组合使用多种。

作为本发明的优选方案，所述钙钛矿的反应物包括卤化铅和卤化甲胺。

优选地，所述卤化铅包括PbCl₂、PbBr₂或PbI₂。