[发明专利]一种控制钙钛矿太阳能电池吸光层形貌的方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，特别涉及一种控制钙钛矿太阳能电池吸光层形貌的方法。

背景技术

以有机-无机杂化钙钛矿材料为吸光层的钙钛矿太阳能电池发展迅速。钙钛矿材料有很高的吸光系数和 载流子迁移率，因此成为一种优良的光电材料。典型的钙钛矿层制备方法有一步溶液法、两步溶液法、双 源气相蒸发法和气相辅助溶液沉积法。虽然气相沉积法能够提高薄膜的均匀性，但其制备成本太高，不适 合大规模生产。

为了降低成本，以溶液法为基础制备钙钛矿吸光层，通过改善钙钛矿吸光层的形貌提高钙钛矿太阳 电池的性能成为研究重点。目前Nam-GyuPark课题组报道预热温度对钙钛矿吸光层的改变，温度范围为 40℃到60℃，其范围较窄，且没有对室温放置时间进行研究[15.76％efficiencyperovskitesolarcellsprepared underhighrelativehumidity：importanceofPbI₂morphologyintwo-stepdepositionofCH₃NH₃PbI₃《Journalof MaterialsChemistryA》，2015，3，8808-8815]。本发明同时对碘化铅溶液旋涂前电子传输层基底预热温度和 旋涂后室温放置时间进行系统研究。

发明内容

现有的钙钛矿太阳能电池吸光层制备方法有一步溶液法、两步溶液法、双源气相蒸发法和气相辅助溶 液沉积法。气相沉积法成本太高，不适合大规模生产。溶液法制备钙钛矿吸光层成本低，但薄膜质量难以 控制，且覆盖率与均匀性有待提高。本发明的目的在于提供一种控制钙钛矿吸光层形貌的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

1.一种控制钙钛矿太阳能电池吸光层形貌的方法，其特征在于，碘化铅溶液旋涂前电子传输层基底要先 预热处理，碘化铅溶液旋涂后要在室温放置一段时间后再进行退火处理，最后旋涂甲基碘化铵溶液制备钙 钛矿吸光层。

2.作为优选，本发明所述的一种控制钙钛矿太阳能电池吸光层形貌的方法，其特征在于，先将电子传 输层基底在65℃到125℃范围预热15分钟，然后将碘化铅溶液旋涂到预热的基底上进行退火，此后旋涂 甲基碘化铵溶液，再进行退火处理，得到钙钛矿吸光层。

3.作为优选，本发明所述的一种控制钙钛矿太阳能电池吸光层形貌的方法，其特征在于，将旋涂后的 碘化铅薄膜基底在室温下放置5分钟到120分钟后进行退火处理，然后旋涂甲基碘化铵溶液，再进行退火 处理，得到钙钛矿吸光层。

4.作为优选，本发明所述的一种控制钙钛矿太阳能电池吸光层形貌的方法，其特征在于，采用两步法 制备钙钛矿吸光层，第一步旋涂碘化铅溶液，其转速范围从每分钟1000转到每分钟8000转，第二步，旋 涂甲基碘化铵溶液，其转速范围从每分钟1000转到每分钟6000转。

5.作为优选，本发明所述的一种控制钙钛矿太阳能电池吸光层形貌的方法，其特征在于，钙钛矿吸光 层的厚度为100nm到800nm之间，钙钛矿晶粒尺寸范围从50nm到400nm。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用 来解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为实施例2制备的钙钛矿吸光层的扫描电子显微镜表面形貌图。

图2为实施例2制备的钙钛矿吸光层沉积在电子传输层上的扫描电子显微镜横截面图。

图3为测试例2得到的钙钛矿太阳能电池的光电流-电压曲线图。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理 解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

1)钙钛矿太阳电池电子传输层的制备

将切割成1.5×1.5平方厘米的FTO导电玻璃依次用洗沽精、乙醇、丙酮、异丙醇和去离子水超声清洗 20min，然后用氮气吹干。在FTO导电玻璃表面旋涂致密二氧化钛层，旋涂液为酸性异丙醇钛的异丙醇溶 液。在致密层上旋涂稀释的Dyesol18NR-T二氧化钛浆料，制备介孔二氧化钛层作为钙钛矿太阳能电池的 电子传输层基底。

2)钙钛矿吸光层的制备