[发明专利]基于电子辐照改性的钙钛矿薄膜光电器件的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于电子辐照改性的钙钛矿薄膜光电器件的制备方法，属于光电器件领域。本发明对钙钛矿薄膜的卤化铅前驱体溶液进行电子辐照后，再旋涂成前驱体薄膜，滴加甲胺碘溶液后，经过反应和退火得到改性后的钙钛矿薄膜并制备器件。本发明制备的钙钛矿薄膜晶粒尺寸大，表面平整光滑，可以钝化界面，有效减少晶界效应，促进光子传化为电子的能力，从而降低器件的串联电阻，增大填充因子和光电转化效率。本发明方法工艺简单便捷，可重复性好，为大规模生产高性能钙钛矿薄膜光电器件提供了可行的方案，对器件性能提升显著。

技术领域

本发明涉及一种光电器件的制备方法，特别涉及电子辐照技术在钙钛矿薄膜改性中的应用，适用于钙钛矿薄膜光电器件技术领域。

背景技术

钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从2009年的3.9％快速发展到现在已经超过25％，其惊人的效率提升速度和较低的制备成本是现代太阳能技术领域的焦点。电子辐照技术是一种可以用于纳米材料合成或改性的新型氧化还原技术，在氧化钛、碳纳米管、石墨烯等诸多高性能材料改性中体现出了极佳的适配性。

优化卤化铅前驱体薄膜形貌，促进钙钛矿反应过程，增大钙钛矿晶粒尺寸，是采用两步法制备钙钛矿材料，获得平整致密的薄膜效果的关键。而现有的技术制备大晶粒尺寸薄膜、高效率太阳能电池器件的方法工艺复杂、性能提升不明显、稳定性较差，不利于后续可能的工业化生产。

发明内容

为解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于电子辐照改性的钙钛矿薄膜光电器件的制备方法。引入电子辐照，对两步法制备钙钛矿薄膜的前驱体溶液进行改性，从而促进钙钛矿前驱体薄膜的成膜质量，促进前驱体溶液的反应，优化离子掺杂的效果。电子辐照改性制备的钙钛矿薄膜结晶度高，晶粒尺寸大，能够有效减少晶界效应，钝化界面，降低电池的串联电阻，增大填充因子和短路电流密度。并且这种制备工艺简单便捷，对器件性能提升显著。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于电子辐照改性的钙钛矿薄膜光电器件的制备方法，包括如下步骤：

a.FTO导电玻璃的刻蚀与清洗：

a-1.在掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃上进行刻蚀处理，先用胶带保护好器件有效区域和电极区域，然后用锌粉和去离子水稀释过的盐酸(HCl)刻蚀刚才贴胶带所露出的刻蚀槽部分，刻蚀槽宽度1.5mm，刻蚀时间为5-10s，之后擦去多余的锌粉和盐酸，撕下胶带，最终完成负电极和有效区域两者与正电极区域的隔离；

刻蚀优选包括：FTO导电玻璃的面积为4cm×2cm，划分出3块器件的有效区域，每块有效区域面积为10mm×4mm；刻蚀优选的盐酸浓度不低于2mol/L；

a-2.当在所述步骤a-1中FTO导电玻璃刻蚀完成后，先用去离子水超声清洗刻蚀好的FTO导电玻璃至少3次，每次不超过20分钟；然后用乙醇超声清洗FTO导电玻璃至少3次，每次不超过20分钟；再用丙酮超声清洗FTO导电玻璃至少3次，每次不超过20分钟；清洗完成后，用氩气将导电玻璃FTO吹干，得到洁净且干燥FTO导电玻璃基底；

b.制备TiO₂致密层：

b-1.量取4-9ml无水乙醇，7-16μL浓度不低37wt.％的浓度盐酸，磁力搅拌至少5分钟，保证溶液均匀混合，得到混合溶液；

b-2.称量0.42-0.68g钛酸四丁酯(TTIP)加入在所述步骤b-1中制备的混合溶液，磁力搅拌30分钟至溶液均匀，得到致密层溶液；