[发明专利]一种微量Sn掺杂的钙钛矿膜修复制备方法及全无机钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明公开了一种微量Sn掺杂的钙钛矿膜修复制备方法及全无机钙钛矿太阳能电池，包括如下步骤，将卤化锡和卤化铅溶解至DMF溶液中，形成基底溶液；将基底溶液旋涂至衬底表面，并对衬底表面的基底溶液干燥，以使得衬底表面形成基底层；将卤化铯溶解至DMSO中形成修饰溶液，将修饰溶液多次旋涂至基底层上，每次旋涂完成后加热，修饰溶液与基底层逐渐反应形成全无机钙钛矿层。卤化锡对原有的卤化铅形成的膜起到破坏作用，使得基底层变为疏松多孔的结构，更加利于后期卤化铯和卤化铅的反应，增加了卤化铯和卤化铅之间的反应面积，卤化铯反应后逐渐填补了孔隙之中，得到的全无机钙钛矿层具备更加少的针孔，表现出更为优异的电荷提取能力以及电荷传输能力。

【技术领域】

本发明涉及一种微量Sn掺杂的钙钛矿膜修复制备方法及全无机钙钛矿太阳能电池，属于钙钛矿制备方法领域。

【背景技术】

钙钛矿太阳能电池自被发现以来就受到了前所未有的关注，从2009年开始，其效率就从3.8％发展到了至今的23.7％。然而，绝大多数钙钛矿太阳能电池的环境稳定性都很差。其中，具有CsPbBr₃钙钛矿吸光层结构的全无机钙钛矿太阳能电池是目前已知钙钛矿太阳能电池中同时具有效率和稳定性的佼佼者。其在未封装的条件下，可以在大气环境下保持原始效率85％以上超过三个月。因为CsPbBr₃钙钛矿具有优良的环境稳定性，所以在大气环境下即可制备，这是其它钙钛矿材料远远不能比拟的优势。不仅如此，这类应用多孔结构的太阳能电池去除了吸湿性很强的，价格昂贵的空穴传输层，较传统的钙钛矿太阳能电池有价格低廉环境友好等的特性。

对于理想的光伏器件，最重要的是促进有利的界面电荷动态并最大限度地减少载流子损耗，从而实现最大化的功率输出。令人感到遗憾的是，传统一步法或两步法制造获得的CsPbBr₃钙钛矿膜质量堪忧。此外，导带(CB)为-3.3eV而价带(VB)为-5.6eV的CsPbBr₃钙钛矿材料2.3eV的宽带隙能级限制了其电荷传输能力，而且TiO₂/CsPbBr₃和CsPbBr₃/Carbon界面之间存在高能势垒严重影响了界面电荷的提取效率，基于这些问题，通常导致CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的效率(PCE)低于10％。如何解决在不损失CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池良好的环境稳定性的情况下又提升其效率的问题至关重要。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种成膜效果更好的微量Sn掺杂的钙钛矿膜修复制备方法及全无机钙钛矿太阳能电池。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种微量Sn掺杂的钙钛矿膜修复制备方法，包括如下步骤，

步骤①：将卤化锡和卤化铅溶解至DMF溶液中，形成基底溶液；

步骤②：将基底溶液旋涂至衬底表面，并对衬底表面的基底溶液干燥，以使得衬底表面形成基底层；

步骤③：将卤化铯溶解至DMSO中形成修饰溶液，将修饰溶液多次旋涂至基底层上，每次旋涂完成后加热，修饰溶液与基底层逐渐反应形成全无机钙钛矿层。

本发明的有益效果为：

卤化锡对原有的卤化铅形成的膜起到破坏作用，使得基底层变为疏松多孔的结构，更加利于后期卤化铯和卤化铅的反应，增加了卤化铯和卤化铅之间的反应面积，卤化铯反应后逐渐填补了孔隙之中，得到的全无机钙钛矿层具备更加少的针孔，表现出更为优异的电荷提取能力以及电荷传输能力。此外在本发明多步旋涂过程中Sn掺杂对全无机钙钛矿层的带隙起到了调节作用，使其更加匹配于碳电极电极，降低了能级势垒，加快了载流子传输,额外对IPCE同样起到了改善作用。

本发明所述卤化锡在基底溶液中的摩尔浓度不高于卤化铅在基底溶液中摩尔浓度的0.3％。