[发明专利]提高钙钛矿墨水与电性传输层间浸润性的方法及其应用

说明书

本发明公开了提高钙钛矿墨水与电性传输层间浸润性的方法及其应用。其中，提高钙钛矿墨水与电性传输层间浸润性的方法包括：预先在电性传输层上形成一层厚度不大于10nm的金属卤化物层，再在所述金属卤化物层上涂覆钙钛矿墨水，其中，所述金属卤化物为形成所述钙钛矿墨水的前体材料。该方法不仅工艺难度及成本低，还可以在不影响钙钛矿膜层与电性传输层之间电传输性能的前提下显著改善钙钛矿墨水与电性传输层间浸润性，可以用于钙钛矿电池的制备以提高钙钛矿电池的综合性能。

技术领域

本发明属于钙钛矿电池领域，具体而言，涉及提高钙钛矿墨水与电性传输层间浸润性的方法及其应用。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由于其不断刷新的转换效率而受到大量的关注，产业化的研究也在不断地进行。光伏钙钛矿材料的结构通式可写为ABX₃，其中A位为带正电的有机基团(如甲胺基团、甲脒基团)或阳离子(如铯离子、铷离子等)，B位为铅或锡离子，X位为卤素离子(如氯、溴、碘等离子)。大体而言，钙钛矿电池可分为5层，包括上电极层、上电性传输层、钙钛矿吸光层、下电性传输层以及下电极层。基于所形成的电池为单节还是多节叠层，钙钛矿电池的基底可为透明玻璃或者其他太阳能电池，如硅电池等。

产业化进程中，溶液法制备钙钛矿由于其成本低、产量高而备受关注，其中需要解决的一项关键技术为使得钙钛矿墨水在下电性传输层上充分浸润，进而达到钙钛矿均匀结晶并完全覆盖下电性传输层的目的。然而，由于下电性传输层的表面能过低，钙钛矿墨水通常无法充分浸润。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出提高钙钛矿墨水与电性传输层间浸润性的方法及其应用。

本申请主要是基于以下问题提出的：

为解决钙钛矿墨水的浸润性问题，目前有在下电性传输层之上刮涂一层纳米颗粒(如SiO₂)来提高下电性传输层的表面能，进而提高钙钛矿墨水的浸润性的方法，然而，该方法存在有以下缺点：一是纳米级颗粒制备困难造成材料成本上升；二是纳米级颗粒多为金属氧化物等陶瓷材料，导电性一般较差，作为钙钛矿膜层与下电性传输层的中间层很可能会导致导电性减弱甚至丧失，进而使得钙钛矿太阳能电池失效；三是刮涂工艺导致了纳米级颗粒需要充分分散在溶剂中，小的颗粒尺寸会导致较为严重的材料团聚现象，进一步增加了工艺难度与工艺成本。

为此，根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种提高钙钛矿墨水与电性传输层间浸润性的方法，以解决钙钛矿墨水无法充分浸润电性传输层的问题。为达到该目的，根据本发明的实施例，该方法包括：

预先在电性传输层上形成一层厚度不大于10nm的金属卤化物层，再在所述金属卤化物层上涂覆钙钛矿墨水，其中，所述金属卤化物为形成所述钙钛矿墨水的前体材料。

进一步地，所述金属卤化物为BX₂，B为铅元素或/或锡元素，X为卤素元素。

进一步地，所述电性传输层为空穴传输层或电子传输层。

进一步地，所述金属卤化物层的厚度为1～8nm。

进一步地，所述金属卤化物层采用湿法制备工艺或干法制备工艺得到，所述干法制备工艺为蒸镀法、溅射法或原子沉积法，所述湿法制备工艺为旋涂法、刮涂法或狭缝涂布法。

进一步地，所述金属卤化物层进一步包括：第一致密层和第二致密层，所述第一致密层形成在所述电性传输层上；所述第二致密层形成在所述第一致密层上，所述第一致密层的致密度大于所述第二致密层的致密度。

进一步地，所述第一致密层的厚度为0.1～3nm，所述第二致密层的厚度为0.5～8nm。

进一步地，所述金属卤化物层采用蒸镀法形成，所述第一致密层的蒸镀速率为所述第二致密层的蒸镀速率为