[发明专利]一种能调控碘化铅钝化层生长的钙钛矿太阳能电池及制备方法

说明书

本发明公开一种能调控碘化铅钝化层生长的钙钛矿太阳能电池及制备方法，属于太阳能电池技术领域。制备方法包括：在透明导电基板的表面旋涂电子传输层；制备碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入配体，并搅拌；在电子传输层上旋涂制备的碘化铅胶体，并进行退火结晶处理，使电子传输层上形成碘化铅薄膜；在碘化铅薄膜上旋涂卤化物阳离子，生成钙钛矿吸光层；在钙钛矿吸光层上制备空穴传输层；在复合空穴传输层上形成银电极。本发明提供的一种能调控碘化铅钝化层生长的钙钛矿太阳能电池及制备方法中，通过向碘化铅胶体中添加配体材料，调控碘化铅薄膜取向生长，提高碘化铅晶体的有序性，提高碘化铅薄膜的质量，更准确地钝化钙钛矿薄膜中的缺陷。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种能调控碘化铅钝化层生长的钙钛矿太阳能电池及制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展和进步，人们对能源的消耗和依赖逐渐增强。目前人类所消耗的能源约74％来自于传统化石能源，主要有煤炭、石油和天然气等。由于人类的过渡开采和利用，不可再生能源正在逐渐出现枯竭危机。在这样严骏的能源危机面前，对于可再生清洁能源的开发和有效利用则成为了人们关注的热点。在各种可再生能源中，太阳能是取之不尽用之不竭的能源，且清洁无任何污染，成为最具开发潜力的能源之一。太阳能电池则是利用半导体材料的光伏效应将光能转换为电能的关键器件。近年来，太阳能电池技术取得了很大进展，钙钛矿太阳能电池目前的光电转换效率已经超过25％，可以与晶硅太阳能电池相媲美。同时，太阳能电池已经得到广泛的商业化，被大规模的应用于工业和生活用发电中。

目前钙钛矿太阳能电池的能量转换效率已经很高，但碘化铅的无序生长问题一直困扰科研团队。罗景山团队在钙钛矿前驱体溶液中添加溴化十六烷基三甲铵作为配体材料去调控钙钛矿薄膜和碘化铅钝化层的生长，在钙钛矿薄膜中形成纳米片状的碘化铅。该碘化铅钝化结构大部分分布在晶界处，可以更好钝化缺陷，提升钙钛矿太阳能电池的效率。虽然该方法解决了碘化铅在薄膜中无序排列的问题，但是采用两步旋涂法时，第一步制备的碘化铅薄膜质量较差，导致生成的钙钛矿薄膜质量较差。

钙钛矿薄膜在高温、一定湿度下会发生分解，生成大量碘化铅，进而影响太阳能电池的效率和稳定性。为此，黄维课题组采用醋酸铅与碘化钾控制生成物碘化铅的生长取向，进而获得碘化铅胶体。并采用碘化铅胶体制备致密碘化铅薄膜，通过两步法获得高质量的钙钛矿薄膜，最终钙钛矿太阳能电池效率达到22.22％的能量转换效率，稳定性也显著提高。虽然该方法调控碘化铅取向生长，获得高质量碘化铅薄膜，但是生成钙钛矿薄膜时，表面的碘化铅钝化结构仍然是无序排列，不能有序的位于晶界处，不能完美的钝化缺陷。

为了有效解决钙钛矿太阳能电池效率、稳定性和碘化铅可控生长的关键性问题，我们采用在碘化铅胶体中添加配体材料，调控碘化铅取向生长，让碘化铅晶体更有序、薄膜质量更好，进而提高钙钛矿薄膜的质量和抑制缺陷，制备出高效稳定的钙钛矿太阳能电池，为以后商业化提供技术指导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能调控碘化铅钝化层生长的钙钛矿太阳能电池及制备方法，以解决现有的太阳能电池制备方法中，得到的碘化铅薄膜质量较差，导致生成的钙钛矿薄膜质量较差，而且生成钙钛矿薄膜时，表面的碘化铅钝化结构仍然是无序排列，不能有序的位于晶界处，不能完美的钝化缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种能调控碘化铅钝化层生长的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

S1：对透明导电基板的表面进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干；

S2：在透明导电基板的表面旋涂电子传输层；

S3：将带有电子传输层的透明导电基板紫外臭氧处理；

S4：在氮气环境下，制备碘化铅胶体，再向碘化铅胶体中加入配体，并搅拌；

S5：在氮气环境下，在电子传输层上旋涂S4中制备的试剂，并进行退火结晶处理，使电子传输层上形成碘化铅薄膜；