[发明专利]有机铅卤化物钙钛矿薄膜及制造其的方法

说明书

一种用于有机铅卤化物钙钛矿薄膜的室温制造的方法包括：在室温下基于在配合基（L）蒸汽和PbX2薄膜之间的固‑气反应来形成PbX2.(L)y薄膜；在室温下通过使PbX2.(L)y薄膜暴露于有机卤化铵溶液来形成钙钛矿薄膜；从有机卤化铵的溶液移除钙钛矿薄膜；清洗钙钛矿薄膜；干燥钙钛矿薄膜；使钙钛矿薄膜暴露于甲胺/醇气体混合物；从甲胺/醇气体混合物中移除钙钛矿薄膜；以及干燥钙钛矿薄膜。

相关申请的交叉引用

本申请是在2016年6月30日提交的国际申请No.PCT/CN2016/087831的35 U.S.C.§371之下的美国国家阶段申请，通过引用将其全部内容合并于此。在PCT第21（2）条之下，该国际申请于2018年1月4日以英文公布为WO 2018/000294 A1。

技术领域

本发明涉及太阳能发电（solar energy generation），并且特别地涉及光电薄膜及制造其的方法。

背景技术

电力是我们日常生活中最方便和安全的能量形式，因此对于电力的需求随着人口增加和工业发展而正逐渐增加。因此，来自太阳能的直接电力生成是很感兴趣的，因为其是清洁、可再生、丰富和可持续的。然而，太阳能电池的发电成本仍比常规的化石燃料昂贵，因此存在对于太阳能电池的广泛应用的限制。因此，正在付出巨大努力以通过同时增强功率转换效率并且减少处理成本而在具有成本效益的创新太阳能电池的开发方面实现突破。

最近已经报道了满足此类准则的创新太阳能电池。这些是钙钛矿（perovskite）太阳能电池（PVSC），其可以在所有溶液法（solution process）中被制造并且在1个太阳条件（sun condition）（）处具有22.1％的记录功率转换效率（recordpower conversion efficiency）。然而，最先进的PVSC仍需要一系列高温烧结或退火过程，这增加了制造成本和能量消耗。而且，高退火温度可能是在柔性基板上制造的关注点。柔性基板使能大规模便携式和卷对卷(roll-to-roll)制造的实现。由于成本和可伸缩能力对于其实际应用而言是关键问题，所以用于PVSC的每层的低温度和溶液处理的方法是高度希望的。

发明内容

在示例性实施例中，本发明提供了一种用于有机铅卤化物钙钛矿薄膜的室温制造的方法。所述方法包括：在室温下基于在配合基（L）蒸汽和PbX2薄膜之间的固-气反应来形成PbX2.(L)y薄膜；在室温下通过使PbX2.(L)y薄膜暴露于有机卤化铵的溶液来形成钙钛矿薄膜；从有机卤化铵溶液移除钙钛矿薄膜；使钙钛矿薄膜暴露于甲胺/醇气体混合物；从甲胺/醇气体混合物中移除钙钛矿薄膜；以及干燥钙钛矿薄膜。

在另一个示例性实施例中，本发明提供了一种用于柔性钙钛矿太阳能电池的室温溶液处理的制造的方法。所述方法包括：将包括溶解在其中的NiOx纳米颗粒的形成溶液沉积在柔性透明导电基板上，使得NiOx纳米颗粒形成纳米结构的NiOx；制造有机铅卤化物钙钛矿薄膜；在有机铅卤化物钙钛矿薄膜上沉积电子传输层；以及在电子传输层上沉积导电电极。

在又一个示例性实施例中，本发明提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池。所述太阳能电池包括：柔性透明导电基板；被配置为充当吸收体且位于基板上的钙钛矿薄膜；钙钛矿薄膜上的电子传输层；以及电子传输层上的导电电极；其中钙钛矿薄膜展现了具有(110):(220):(330)=1:0.67:0.09的X射线衍射（XRD）峰相对强度和在300-600nm的范围中的粒大小的高的结晶相。

附图说明

以下将基于示例性附图甚至更详细地描述本发明。本发明不限于示例性实施例。本文中描述和/或图示的所有特征可以在本发明的实施例中单独地使用或者以不同的组合来组合地使用。通过参考附图阅读以下的详细描述，本发明的各种实施例的特征和优势将变得清楚，附图示出了以下内容：

图1是根据本发明的实施例的有机铅卤化物钙钛矿薄膜的室温制造的示意图。