[发明专利]一种利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法有效

专利信息
申请号: 202010772070.4 申请日: 2020-08-04
公开(公告)号: CN112071993B 公开(公告)日: 2022-08-26
发明(设计)人: 余学功;阚晨霞;杭鹏杰;杨德仁 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: H01L51/48 分类号: H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
代理公司: 杭州求是专利事务所有限公司 33200 代理人: 邱启旺
地址: 310058 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 利用 修饰 提高 钙钛矿 太阳能电池 光电 性能 方法
【权利要求书】:

1.一种利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法,所述的钙钛矿太阳能电池为正型器件结构,从下至上包括:透明导电玻璃、二氧化锡电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和电极层;其特征在于,该方法通过氨基硫脲CH5N3S修饰剂修饰二氧化锡电子传输层以提高钙钛矿太阳能电池光电性能,具体包括如下步骤:

(1)将二氧化锡纳米晶、氨基硫脲CH5N3S与去离子水混合配置成均匀的前驱体溶液,其中,前驱体溶液中二氧化锡纳米晶的质量分数为1-4%,二氧化锡纳米晶与氨基硫脲CH5N3S的摩尔比为1:0.4-1;

(2)将前驱体溶液旋涂在透明导电玻璃上,在2000-5000 rmp的转速下旋涂25-40 s,随后在60-80 °C下预热5-10 min,在130-200 °C下退火30-60 min,得到氨基硫脲CH5N3S修饰的二氧化锡电子传输层,从而提高钙钛矿太阳能电池光电性能。

2.根据权利要求1所述利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,将二氧化锡纳米晶、氨基硫脲CH5N3S与去离子水混合后置于磁力搅拌器上,在室温下搅拌1-2天后形成前驱体溶液,搅拌过程直接暴露在空气下进行。

3.根据权利要求1所述利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法,其特征在于,所述的钙钛矿太阳能电池中:

钙钛矿活性层为MAPbI3,其制备方法为:取PbI2、CH3NH3I和DMSO按1:1:1的摩尔比溶解在DMF中配成钙钛矿前驱体溶液,所述DMSO与DMF的体积比为1:8-9;取钙钛矿前驱体溶液旋涂在氨基硫脲CH5N3S修饰的二氧化锡电子传输层上,以800-1500 rpm的转速旋涂5-12s后再以3000-5000 rpm旋涂18-26 s,在第15-23 s时滴入0.5-1.5 mL的反溶剂;随后在加热台上以70-120 ℃热处理8-25 min;所述反溶剂为乙醚或乙酸乙酯;

空穴传输层为spiro-OMeTAD,其制备方法为:将浓度为0.05-0.06mol/L的spiro-OMeTAD溶液滴在钙钛矿薄膜表面,以2800-5000 rpm转速旋涂25-35 s;

电极层为90-150nm金电极或银电极。

4.根据权利要求3所述利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法,其特征在于,MAPbI3制备时的环境湿度≤50%。

5.根据权利要求3所述利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法,其特征在于,MAPbI3制备时,以1000 rpm旋涂10 s后再以5000 rpm旋涂20 s,在第20 s时滴入0.6 mL的反溶剂;所述反溶剂为乙醚。

6.根据权利要求3所述利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法,其特征在于,所述的spiro-OMeTAD溶液中还包含 4-叔丁基吡啶(TBP)和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI),其中,spiro-MeOTAD:LiTFSI:TBP 的摩尔比为1:0.13-0.4:0.8-1.2。

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