[发明专利]一种提升杂化钙钛矿薄膜对光的吸收并增强其光电化学响应的改性方法

说明书

本发明涉及一种提升杂化钙钛矿薄膜对光的吸收并增强其光电化学响应的改性方法。该方法包括：将钙钛矿前驱液滴涂在导电玻璃上，得到杂化钙钛矿薄膜；对杂化钙钛矿薄膜进行热退火处理；对经过热退火处理的杂化钙钛矿薄膜进行等离子体处理，完成对杂化钙钛矿薄膜的改性处理。通过等离子体所改性的杂化钙钛矿层呈现出多孔状粗糙表面，材料的粗糙表面一方面可以使入射光在杂化钙钛矿材料内进行多次反射吸收，另一方面，粗糙表面会为特定入射光提供布儒斯特角度，提升材料对该入射角度光的吸收率，因此提升了杂化钙钛矿材料对光的吸收率，进一步提升钙钛矿层的光电转化效率。

技术领域

本发明涉及一种提升杂化钙钛矿薄膜对光的吸收并增强其光电化学响应的改性方法，属于光吸收薄膜制备技术领域。

背景技术

随着经济快速发展和人口持续增长，全球能源需求不断攀升。目前超过80％的能源消耗来自于化石燃料，造成严重的环境污染和温室效应。

近年来一种以有机金属卤化物钙钛矿为吸光材料的新型太阳电池发展极为迅速，其能隙约为1.5eV，消光系数高，几百纳米厚的薄膜即可充分吸收800nm以下的太阳光，致使其性能甚至超越了其他类型电池多年的积累，在2013年被Science评为国际十大科技进展之一。然而有机金属卤化物钙钛矿材料在潮湿环境和光照条件下稳定性较差，容易发生分解而造成电池效率下降甚至失效，因此除了不断提升转换效率外，仍需致力于提高太阳能电池的稳定性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种杂化钙钛矿薄膜的改性方法，通过该方法通过等离子体处理的方式，可以提升杂化钙钛矿薄膜对光的吸收并增强其光电化学响应，提升钙钛矿薄膜的光电转化能力，提升钙钛矿太阳能电池的效率。

为达到上述目的，本发明提供了一种提升杂化钙钛矿薄膜对光的吸收并增强其光电化学响应的改性方法，其中，该方法包括：

将钙钛矿前驱液滴涂在导电玻璃上，得到杂化钙钛矿薄膜；

对杂化钙钛矿薄膜进行热退火处理；

对经过热退火处理的杂化钙钛矿薄膜进行等离子体处理，完成对杂化钙钛矿薄膜的改性处理。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述热退火处理是在80-150℃对杂化钙钛矿薄膜进行0.5小时至2小时的热退火处理；更优选地，所述热退火处理是在100℃对杂化钙钛矿薄膜进行1小时热退火处理。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述等离子体处理采用镍、铝、钛、钴、铬、钨和硅中的一种靶材进行。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述等离子体处理的时间可以控制为0.5小时至2小时，更优选为1小时。等离子体处理可以采用不同的靶材就进行。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述钙钛矿为CH₃NH₃PbI₃钙钛矿。

根据本发明的具体实施方案，本发明提供的方法可以包括以下具体步骤(例如图1所示)：

将CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液滴涂在导电玻璃上，得到杂化钙钛矿薄膜；

在80-150℃对杂化钙钛矿薄膜进行0.5小时至2小时的热退火处理；

对经过热退火处理的杂化钙钛矿薄膜进行0.5小时至2小时的等离子体处理，完成对杂化钙钛矿薄膜的改性处理。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液的浓度为0.1mM-1mM。