钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿太阳能电池及其制备方法与流程

专利2025-06-12  31


本申请涉及太阳能电池,尤其涉及一种钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿太阳能电池及其制备方法、光伏组件、光伏系统。


背景技术:

1、目前,钙钛矿太阳电池得到了广泛关注,具有良好的发展潜力与应用前景。然而,(宽带隙)钙钛矿太阳电池普遍存在着钙钛矿吸光层结晶质量差的问题,较差的薄膜质量导致了钙钛矿薄膜中存在着更多的缺陷态,因此宽带隙钙钛矿太阳电池的开压损失(voclosses)较为严重,这严重制约了宽带隙钙钛矿太阳电池的发展,所以通过缺陷钝化与结晶调控手段来提升薄膜质量对提升宽带隙钙钛矿太阳电池的性能至关重要。

2、现有技术为了钝化宽带隙钙钛矿薄膜的缺陷,将ki(碘化钾)掺入宽带隙钙钛矿中。ki的掺入不仅可以抑制相分离,而且有效地钝化了钙钛矿的晶体缺陷,因此将宽带隙钙钛矿太阳电池器件的voc losses由未掺杂的152mv降低到92mv,这表明碘化钾的掺入有效地减少了宽带隙钙钛矿的非辐射复合。然而,ki添加剂虽然钝化了钙钛矿的晶体缺陷,但是对钙钛矿薄膜结晶质量的改善较为有限,因此对钙钛矿太阳电池的性能提升有限。

3、需要说明的是,上述内容并不必然是现有技术,也不用于限制本申请的专利保护范围。


技术实现思路

1、本申请实施例提供一种钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿太阳能电池及其制备方法、光伏组件、光伏系统,以解决或缓解上面提出的技术问题。

2、第一方面,本申请实施例提供了一种钙钛矿前驱体溶液,包括:钙钛矿材料和双添加剂;

3、其中,所述钙钛矿材料为abx3结构;所述a为一价阳离子,包括铯;所述b为二价阳离子,包括铅;所述x为一价阴离子,包括碘;

4、所述双添加剂为碘化铵和醋酸钾。

5、可选地,所述碘化铵与所述醋酸钾的摩尔浓度比为1:2-2:1。

6、可选地,所述双添加剂与所述钙钛矿材料的摩尔浓度比为(0%,6%]。

7、可选地,所述a包括铯、铷、甲胺基、甲脒基中的一种或几种一价阳离子的混合体;所述b还包括铜、锌、镓、锡、钙中的一种或几种二价阳离子的混合体;所述x还包括溴、氯、氟、硫氰酸根离子中的一种或几种一价阴离子的混合体。

8、可选地,所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、2-甲氧基乙醇、二甲基乙酰胺、n,n'-二甲基丙烯脲的一种或多种。

9、第二方面,本申请实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池,包括依次层叠设置的导电衬底、透明导电氧化物层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、背电极;

10、其中,所述钙钛矿吸光层由上述实施例任一实施方面的一种钙钛矿前驱体溶液制得。

11、可选地,所述钙钛矿吸光层的厚度为500nm-1.6μm,所述钙钛矿吸光层的带隙为1.61ev-1.79ev。

12、第三方面,本申请实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括:

13、提供导电衬底;

14、在所述导电衬底的表面沉积形成透明导电氧化物层;

15、在所述透明导电氧化物层的表面形成空穴传输层;

16、在所述空穴传输层的表面形成钙钛矿吸光层;

17、在所述钙钛矿吸光层的表面形成电子传输层;

18、在所述电子传输层的表面形成背电极;

19、其中,所述钙钛矿吸光层由上述实施例任一实施方面的一种钙钛矿前驱体溶液制得。

20、可选地,在所述空穴传输层的表面形成钙钛矿吸光层,包括:

21、将所述前驱体溶液旋涂在所述空穴传输层的表面;

22、在旋涂过程中向所述前驱体溶液中加入反溶剂;

23、对所述旋涂后的钙钛矿薄膜进行退火处理。

24、可选地,在所述旋涂过程中,转速为1000rpm-4000rpm。

25、可选地,所述反溶剂包括苯甲醚、氯苯、碳酸二乙酯中的任一种。

26、第四方面,本申请实施例提供了一种光伏组件,包括:至少一个电池串,所述电池串包括至少两个上述任一项的钙钛矿太阳能电池。

27、第五方面,本申请实施例提供了一种光伏系统,包括上述的光伏组件。

28、本申请实施例采用上述技术方案可以包括如下优势:

29、通过在钙钛矿前驱体溶液中引入碘化铵(nh4i)和醋酸钾(ch3cook)两种添加剂,不仅钝化了钙钛矿的缺陷,还能够提升钙钛矿薄膜的结晶质量,从而提升钙钛矿太阳电池的性能。



技术特征:

1.一种钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,包括:钙钛矿材料和双添加剂;

2.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述碘化铵与所述醋酸钾的摩尔浓度比为1:2-2:1。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述双添加剂与所述钙钛矿材料的摩尔浓度比为(0%,6%]。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述a包括铯、铷、甲胺基、甲脒基中的一种或几种一价阳离子的混合体;所述b还包括铜、锌、镓、锡、钙中的一种或几种二价阳离子的混合体;所述x还包括溴、氯、氟、硫氰酸根离子中的一种或几种一价阴离子的混合体。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述钙钛矿前驱体溶液还包括有机溶剂,所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、2-甲氧基乙醇、二甲基乙酰胺、n,n'-二甲基丙烯脲的一种或多种。

6.一种钙钛矿太阳能电池,其特征在于,包括依次层叠设置的导电衬底、透明导电氧化物层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、背电极;

7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿吸光层的厚度为500nm-1.6μm,所述钙钛矿吸光层的带隙为1.61ev-1.79ev。

8.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括:

9.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述在所述空穴传输层的表面形成钙钛矿吸光层,包括:

10.根据权利要求9所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,

11.根据权利要求9或10任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,

12.一种光伏组件,其特征在于,包括:

13.一种光伏系统,其特征在于,包括如权利要求12所述的光伏组件。


技术总结
本申请实施例提供一种钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿太阳能电池及其制备方法,该钙钛矿前驱体溶液包括钙钛矿材料和双添加剂;其中,所述钙钛矿材料为ABX<subgt;3</subgt;结构;所述A为一价阳离子,包括铯;所述B为二价阳离子,包括铅;所述X为一价阴离子,包括碘;所述双添加剂为碘化铵和醋酸钾。本申请实施例的钙钛矿前驱体溶液中引入了双添加剂,不仅钝化了钙钛矿的缺陷,还能够提升钙钛矿薄膜的结晶质量,从而提升钙钛矿太阳电池的性能。

技术研发人员:易宗锦,李文强,张雪聪,王浩
受保护的技术使用者:天合光能股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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