[发明专利]一种含锡钙钛矿前驱液、光活性层、电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种含锡钙钛矿前驱液、光活性层、电池及制备方法，本发明在含锡钙钛矿前驱液中加入一定比例的乙酰丙酮亚锡，通过螯合配位作用，避免了Sn²⁺被氧化成高价Sn⁴⁺，从而提高了含锡钙钛矿太阳能电池的光伏性能。

技术领域

本发明属于光电材料领域，具体涉及一种含锡钙钛矿前驱液、光活性层、电池及制备方法。

背景技术

有机-无机杂化铅卤钙钛矿材料由于其优异的特性，例如，吸光系数大、载流子扩散长度长、带隙可调节、易于制备等，在光伏领域大放异彩。然而，铅的毒性成为其进一步商业化的障碍。含锡钙钛矿可以降低铅的含量，而且理论上，相比于纯铅钙钛矿，含锡钙钛矿可以获得更合适的带隙，也可以作为叠层电池的子电池的吸光层。但是Sn²⁺容易被氧化成为Sn⁴⁺的特点使含锡钙钛矿形成自掺杂，增加缺陷态密度，降低光伏器件性能，含锡钙钛矿的这种性质阻碍了其更加广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含锡钙钛矿前驱液、光活性层、电池及制备方法，以克服现有技术的问题，本发明在含锡钙钛矿前驱液中加入一定比例的乙酰丙酮亚锡，通过螯合配位作用，抑制了Sn²⁺被氧化成高价Sn⁴⁺，从而提高了含锡钙钛矿太阳能电池的光伏性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含锡钙钛矿前驱液，其制备原料包括溶质和溶剂，所述溶剂为DMF和DMSO的混合溶剂，所述溶质包括FAI、MAI、PbI₂、SnI₂、锡粉和乙酰丙酮亚锡，其中，DMF和DMSO的体积比为6:4，且每1mL混合溶剂中加入216.72mg FAI、85.86mg MAI、414.90mg PbI₂、335.25mgSnI₂、5mg锡粉和0.28mg-1.43mg乙酰丙酮亚锡。

一种含锡钙钛矿前驱液的制备方法，将FAI、MAI、PbI₂、SnI₂、锡粉和乙酰丙酮亚锡溶解于混合溶剂中，搅拌至完全溶解，即得到含锡钙钛矿前驱液。

一种光活性层的制备方法，将含锡钙钛矿前驱液滤去锡粉，采用一步法旋涂滤去锡粉的前驱液，旋涂完毕后，热板退火，即得到光活性层。

进一步地，旋涂时转速为4000r.p.m，旋涂时间为35s，旋涂程序结束前15s滴加抗溶剂乙酸乙酯。

进一步地，热板退火温度为100℃，时间为30min。

一种钙钛矿太阳能电池，包括从下至上依次设置的透明电极基底、第一电荷传输层、光活性层、第二电荷传输层和金属背电极。

一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取ITO玻璃基底，将ITO玻璃基底表面依次分别使用去离子水、丙酮、异丙醇超声处理，氮气流吹干，然后使用紫外光清洁，即得到透明电极基底；

步骤2：在透明电极基底上旋涂PEDOT:PSS前驱液，然后热板退火，得到第一电荷传输层；

步骤3：在第一电荷传输层上制备光活性层；

步骤4：采用蒸镀方式在光活性层上制备C₆₀/BCP作为第二电荷传输层；

步骤5：采用蒸镀方式在第二电荷传输层上制备Ag层作为金属背电极。

进一步地，步骤2中热板退火温度为120℃，时间为30min。

进一步地，步骤2中第一电荷传输层厚度为35nm，步骤3中光活性层的厚度在800-1000nm。