[发明专利]一种钝化钙钛矿的方法及钙钛矿太阳能电池的制备工艺

说明书

本发明属于太阳能电池技术领域，公开了一种钝化钙钛矿的方法及钙钛矿太阳能电池的制备工艺。本发明通过引入一种有机六氟磷酸铵盐来钝化钙钛矿薄膜表面的缺陷，并在钙钛矿薄膜表面形成有机六氟磷酸铵盐钝化层的方法；对钙钛矿层进行钝化处理时，有机六氟磷酸铵盐可以与钙钛矿吸收层中的悬挂键发生键合作用，有效钝化钙钛矿表面的缺陷，进一步增效钙钛矿太阳能电池。此种钝化钙钛矿方法的钙钛矿太阳能电池具有高效、稳定且低成本的优点，此类制备技术的开发为钙钛矿太阳能电池的商业化应用提供了一种新的器件制备策略。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种钝化钙钛矿的方法及钙钛矿太阳能电池的制备工艺。

背景技术

鉴于有机-无机杂化钙钛矿出色的光电性能，掀起了其在光伏领域内的应用与研究热潮，吸引了广大科研工作者们的广泛关注。在短短十年间，通过众多学者在钙钛矿组份、电荷传输层、钙钛矿晶体生长及界面工程等方面的优化调控，已将钙钛矿太阳能电池的最高认证光电转换效率从最初的3.8％快速提升至25.2％，实现了该领域的快速发展与突破。尽管如此，在钙钛矿太阳能电池研究领域，效率的进一步提升及器件稳定性仍然是限制钙钛矿太阳能电池产业化的瓶颈所在，其中，对电池效率及稳定性产生不利影响的主要因素之一源于钙钛矿体相中及表面存在的缺陷。在溶液法制备的钙钛矿薄膜通常是多晶的，这意味着钙钛矿薄膜的结构无序性，会产生晶界缺陷和晶体缺陷。尽管这些缺陷是浅缺陷，但是这些缺陷一方面会形成电荷复合中心，影响电荷传输，进而降低电池效率；另一方面这些缺陷会吸附氧气和水汽，造成钙钛矿降解，进而影响电池稳定性。而钙钛矿薄膜表面是最容易产生缺陷的地方，因此，对钙钛矿表面的有效钝化对电池效率及稳定性的提升至关重要。近几年，报道了很多有效的钙钛矿表面钝化的方法，如在钙钛矿层引入过量的PbI₂，通过调整能级排布，有效地抑制了电荷复合(Q.Chen,Huanping Zhou,T.Song,S.Luo,Z.Hong,H.Duan,L.Dou,Y.Liu,Y.Yang.Nano Lett.,2014,14,4158；L.Wang,C.McCleese,A.Kovalsky,Y.Zhao,C.Burda.J.Am.Chem.Soc.2014，136,12205.)；通过季铵卤化物(X.Zheng,B.Chen,J.Dai,Y.Fang,Y.Bai,Y.Lin,H.Wei,X.C.Zeng,J.Huang.Nat.Energy,2017,2,17102.)、碘化二胺(T.Zhao,C.Chueh,Q.Chen,A.Rajagopal,A.K.-Y.Jen.ACSEnergy Lett.,2016,1,757.)、碘化钾(M.A.-Jalebi,Z.A.-Garmaroudi,S.Cacovich,C.Stavrakas,B.Philippe,J.M.Richter,M.Alsari,E.P.Booker,E.M.Hutter,A.J.Pearson,S.Lilliu,T.J.Savenije,H.Rensmo,G.Divitini,C.Ducati,R.H.Friend,S.D.Stranks.Nature,2018,555,497)、五氟碘苯(A.Abate,M.Saliba,D.J.Hollman,S.D.Stranks,K.Wojciechowski,R.Avolio,G.Grancini,A.Petrozza,H.J.Snaith.NanoLett.2014,14,3247.)、苯乙基碘化铵(Q.Jiang,Y.Zhao,X.Zhang,X.Yang,Y.Chen,Z.Chu,Q.Ye,X.Li,Z.Yin,J.You.Nature Photonics,2019,13,460.)等卤化物与钙钛矿中的悬挂键发生键合作用，进而钝化钙钛矿吸收层。

基于上述分析，本发明提出一种钝化钙钛矿的方法及钙钛矿太阳能电池的制备工艺，具体方法是通过引入一种有机六氟磷酸铵盐，对钙钛矿层进行钝化处理。此类有机六氟磷酸铵盐可以与钙钛矿吸收层中的悬挂键发生键合作用，有效钝化钙钛矿表面的缺陷，进一步增效钙钛矿太阳能电池，目前利用有机六氟磷酸铵盐进行钝化处理并用于钙钛矿太阳能电池的制备工艺还未见相关报道。

发明内容