[发明专利]一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的太阳能电池

说明书

本发明公开了一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的太阳能电池，该方法是将CsPbIBr₂钙钛矿前驱体溶液滴涂在目标基底上，并在滴涂过程中滴加AX溶液(A为碱金属元素、X为卤素元素)进行钝化。本发明的制备方法能够使CsPbIBr₂无机钙钛矿薄膜的结晶度提高，形成均匀且致密的钙钛矿薄膜，由其作为光吸收层的钙钛矿太阳能电池器件效率得到大幅度提高，并且器件具有优异的可重复性以及稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的太阳能电池。

背景技术

随着人类社会的进步，对能源的需求日益增长，地球资源日渐枯竭，人类急需找到可替代的清洁可再生的能源。太阳能以其清洁且取之不竭的优势，成为可再生能源领域的关注焦点。太阳能的利用形式多种多样，其中，利用太阳光发电的太阳能电池是太阳能利用较为普遍的一种形式。钙钛矿太阳能薄膜电池制备工艺简单、成本低、效率高，引起了科研工作者的广泛关注，目前其光电效率已经达到25.2％。但在光电转换效率发展迅速的背后，其稳定性问题也不可回避。有机无机杂化钙钛矿中的有机基团在热力学上不稳定，光照或加热条件都会诱导有机基团挥发和分解。全无机钙钛矿不含受热易分解的有机基团，在400℃高温下依然保持组分和晶体结构的稳定性，有效地避免有机组分的挥发，有望从根本上解决器件的热稳定性问题。

CsPbBr₃具有良好的相稳定性，但具有约2.3eV的宽带隙，将其吸收边限制在约540nm，极大限制其效率发展。CsPbI₃和CsPbI₂Br具有较窄的带隙，但在室温环境下，它们很容易自发转变为黄相(δ相)。CsPbIBr₂具有比CsPbBr₃窄的带隙，并且比CsPbI₃和CsPbI₂Br具有更好的稳定性。然而目前所制备出来的CsPbIBr₂薄膜有明显的针孔和内部缺陷，结晶度较差，因而效率发展缓慢。因此，在预形成的无机钙钛矿薄膜表面作界面钝化来改善薄膜质量成为了当前的研究热点。提供一种简单、低成本的无机钙钛矿薄膜的制备技术，并使之高效稳定地用于钙钛矿电池具有十分重要的意义。

发明内容

为克服上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种高效CsPbIBr₂无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的太阳能电池，旨在获得均匀且致密的钙钛矿薄膜，从而提高基于其的太阳能电池的性能。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方法

本发明公开了一种高效铯铅碘溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特点在于，包括以下步骤：

(1)AX溶液的配置

将AX粉末溶于溶剂中，加热搅拌使其完全溶解，获得AX溶液；

(2)钙钛矿前驱体溶液的配置

将CsI和PbBr₂混合溶于有机溶剂中，常温搅拌10-15h，获得CsPbIBr₂钙钛矿前驱体溶液；

(3)钙钛矿薄膜的制备

将步骤(2)制备的CsPbIBr₂钙钛矿前驱体溶液滴涂在置于台式匀胶机上的目标基底上，先低速1500rpm旋涂20s，再高速5000rpm旋涂60s，并在高速旋涂的第35-45s向薄膜表面滴涂步骤(1)制备的AX溶液；旋涂结束后再经退火，即获得高效CsPbIBr₂无机钙钛矿薄膜。

进一步地，步骤(1)中，所述AX粉末中A为碱金属元素Li、Na、K、Rb或Cs，X为卤素元素Cl、Br或I。

进一步地，步骤(1)中，所述溶剂为甲醇、异丙醇和乙二醇中的至少一种。