本发明涉及新能源,尤其涉及一种太阳能电池,以及一种太阳能电池的制备方法。
背景技术:
1、钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,psc)实现了超过26%的创纪录的功率转换效率(pce),基于将其大规模使用的愿景,运行稳定性和机械可靠性,成为了实现钙钛矿太阳能电池领域的关键问题。psc中各种界面之间更强的机械结合可以减少运行过程中缺陷成核(孔隙、裂纹)的倾向,并增强这些界面上任何此类缺陷的扩展阻力,从而防止分层。在串联光伏(pv)应用领域,与n-i-p结构相比,倒置的p-i-n pscs的效率更高,且通常更容易制造,具有更好的稳定性,然而,p-i-n pscs中界面机械粘附的重要问题尚未得到充分解决。
2、在反式pscs中,咔唑基膦酸形成单层或近单层(通常称为自组装单层或sam)来取代传统的(htl),如{2-(9h-咔唑-9-基)乙基膦酸(2pacz)和{4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基膦酸(me-4pacz)。由于咔唑具有相对较低的电离能和较低的电子亲和能力,使这些材料具有优异的电子阻断和空穴选择特性。此外,膦酸基团通过双键和三叉键的组合与氧化铟锡(ito)透明导电氧化物(tco)表面强烈结合。研究表明,pscs中的2pacz和me-4paczsams提供了有利的偶极态,有助于有效地提取光载流子。然而,目前的自组装单分子层存在缺陷,例如可能获得不完全覆盖和钙钛矿前体溶液的润湿性降低。
3、现有技术中,通常采用与另一个sam共组装、使用添加剂、使用ito表面处理及使用氧化层,以解决覆盖的问题。通过在形成sam的分子溶液中引入添加剂、在ito上使用多孔氧化铝层等,来解决润湿性问题。然而,现有的方式中添加剂改善浸润性的效果不明显,对浓度较为敏感,部分改善浸润性的添加剂会导致sam材料提取空穴的能力降低,且使用臭氧等设备进行表面处理的效果较差。
4、为了克服现有技术存在的上述缺陷,本领域亟需一种太阳能电池技术,用于改善由于sam材料疏水原因而出现的钙钛矿薄膜覆盖不均匀的不利现象,从而改善界面处的载流子传输性能,从而提升器件的性能。
技术实现思路
1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览,并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
2、为了克服现有技术存在的上述缺陷,本发明提供一种太阳能电池,以及一种太阳能电池的制备方法,用于改善由于sam材料疏水原因而出现的钙钛矿薄膜覆盖不均匀的不利现象,从而改善界面处的载流子传输性能,从而提升器件的性能。
3、具体来说,根据本发明第一方面提供的太阳能电池的制备方法包括以下步骤:将脲基化合物溶解于溶剂中,以获得界面修饰前驱体溶液;以及将所述界面修饰前驱体溶液旋涂于自组装单分子层上,以在所述自组装单分子层上形成改善其载流子传输性能的界面修饰层;以及在所述界面修饰层上依次制备钙钛矿光吸收层、电子传输层、空穴阻挡层及金属电极。
4、进一步地,在本发明的一些实施例中,所述溶剂为乙醇和异丙醇中的至少一者,所述脲基化合物包括羟基脲,其浓度为1mg/ml~1.8mg/ml,和/或制备所述界面修饰层的退火温度为80℃~100℃,而其退火时间为10min~15min。
5、进一步地,在本发明的一些实施例中,基于一步旋涂法,将所述界面修饰前驱体溶液旋涂于所述自组装单分子层上,其中,旋涂转速为1500rpm~3000rpm,旋涂时间为15s~30s。
6、进一步地,在本发明的一些实施例中,所述的自组装单分子层的材料包括2pacz、4pacz及me-4pacz中的至少一者。
7、进一步地,在本发明的一些实施例中,制备所述自组装单分子层的步骤包括:将浓度为0.3mg/ml~1mg/ml的自组装单分子材料旋涂于衬底上。旋涂转速为1500rpm~3000rpm,旋涂时间为15s~30s,制备所述自组装单分子层的退火温度为80℃~100℃,退火时间为10min~20min。
8、进一步地,在本发明的一些实施例中,所述衬底为fto玻璃、ito玻璃或柔性ito导电基底,在制备所述自组装单分子层之前,所述制备方法还包括以下步骤:将所述衬底置于超声清洗设备内,依次使用去洗涤剂水、去离子水、乙醇对所述衬底进行清洗,其中,每个步骤时间均为10min~20min;以及经由紫外臭氧清洗设备,对所述衬底进行紫外臭氧清洗处理,其中,所述紫外臭氧清洗处理的时间为10min~20min。
9、进一步地,在本发明的一些实施例中,在形成所述界面修饰层之后,所述制备方法还包括以下步骤:将钙钛矿光吸收层前驱体溶解于有机溶剂中,以得到钙钛矿前驱体溶液;将所述钙钛矿前驱体溶液,旋涂于所述界面修饰层表面,以制备所述钙钛矿光吸收层,其中,制备所述钙钛矿光吸收层的退火温度为100℃~150℃,退火时间为15min~35min;以及在所述钙钛矿光吸收层表面依次沉积所述电子传输层、所述空穴阻挡层及所述金属电极。
10、进一步地,在本发明的一些实施例中,所述钙钛矿前驱体包括famapbi、facspbi、famacspbi中的至少一者。所述有机溶剂为dmf及dmso的混合物,其体积比为3:1~5:1,或者所述有机溶剂为gbl及nmp的混合物,其体积比为3:1~5:1。
11、进一步地,在本发明的一些实施例中,所述电子传输层的材料为c60或pcbm,所述空穴阻挡层的材料为bcp,所述沉积金属电极的厚度为60nm~80nm。
12、此外,根据本发明第二方面提供的太阳能电池,是由如本发明第一方面任一项所述的太阳能电池的制备方法所制备。
1.一种太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂为乙醇和异丙醇中的至少一者,所述脲基化合物包括羟基脲,其浓度为1mg/ml~1.8mg/ml,和/或
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,基于一步旋涂法,将所述界面修饰前驱体溶液旋涂于所述自组装单分子层上,其中,旋涂转速为1500rpm~3000rpm,旋涂时间为15s~30s。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的自组装单分子层的材料包括2pacz、4pacz及me-4pacz中的至少一者。
5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于,制备所述自组装单分子层的步骤包括:
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述衬底为fto玻璃、ito玻璃或柔性ito导电基底,在制备所述自组装单分子层之前,所述制备方法还包括以下步骤:
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在形成所述界面修饰层之后,所述制备方法还包括以下步骤:
8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述钙钛矿前驱体包括famapbi、facspbi、famacspbi中的至少一者,
9.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述电子传输层的材料为c60或pcbm,所述空穴阻挡层的材料为bcp,所述沉积金属电极的厚度为60nm~80nm。
10.一种太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池是由如权利要求1~9中任一项所述的太阳能电池的制备方法所制备。