一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法

专利2026-02-01  13


本发明涉及太阳能电池,尤其涉及一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法。


背景技术:

1、从2009年钙钛矿太阳能电池第一次问世至今,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已达到26.7%,其较为低廉的成本、优良的光电转换性能等一系列优点为解决世界范围内的能源问题提供新的路径。在钙钛矿太阳能电池的产业化进程中,一个关键问题逐渐凸显出来——钙钛矿前驱体溶胶的稳定性,溶胶稳定性高可以确保在涂覆过程中钙钛矿前驱体溶液的均匀铺展,从而减少薄膜中的孔洞和裂纹,这对于提高电池的光电转换效率至关重要;良好的溶胶稳定性还有助于提高大面积钙钛矿薄膜制备的重现性,从而加快生产速度,减少因不稳定溶胶导致的生产中断和材料浪费,这对于产业化生产具有重要意义。

2、在溶胶储存过程中,由于受到溶剂选择、温度、水、氧气、光照等因素的影响,导致钙钛矿前驱体溶胶内部发生一系列的变化,比如溶剂-溶质配位引起的胶体颗粒结构的变化,i-离子的氧化,或涉及有机胺阳离子[甲酰胺(fa+)和甲基铵(ma+)]或溶剂[主要是n,n-二甲基甲酰胺(dmf)]的化学反应,从而引起钙钛矿前驱体溶胶老化变质,这对于钙钛矿太阳能电池的产业化是非常不利的。因此,开发一种简便,稳定的溶胶保存方法对于大面积制备钙钛矿太阳能电池十分必要。


技术实现思路

1、本发明公开一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法,旨在解决背景技术中提出来的的技术问题。

2、为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

3、一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法,具体包括以下步骤:

4、步骤一:设置空穴传输层薄膜;

5、步骤二:设置钙钛矿吸光层;

6、步骤三:设置电子传输层;

7、步骤四:设置背电极层;

8、所述步骤二中,钙钛矿前驱体溶胶在低温下冷冻保存,防止溶剂的挥发和溶胶的聚集,在需要使用时,冷冻保存的溶胶可以恢复其溶胶状态,无需额外处理步骤,通过使用经过冷冻保存的溶胶制备钙钛矿薄膜,获得具有较低缺陷态密度的薄膜结构,并形成均匀稳定的α-fapbi3相。

9、在一个优选的方案中,所述步骤一中包括有以下三个步骤:

10、s1.1:准备太阳能电池基板:将透明导电玻璃基底(fto/glass)用激光刻蚀图案,刻蚀完成后依次运用洗涤液,去离子水,乙醇,异丙醇清洗并超声处理,烘干后待用;

11、s1.2:运用磁控溅射的方法,将niox溅射于刻蚀好的导电基底之上,溅射条件为:ni钯,直流电源200w,20min,载气流量ar:o2=200:30(sccm);

12、s1.3:采用程序升温,150℃升温至300℃后退火20min。

13、在一个优选的方案中,所述步骤二中具体包括以下三个步骤:

14、s2.1:将pbi2、fai、macl、csi溶于dmf:nmp:2-me=12:1:1(体

15、积比)的溶剂中,得到1m的碘化铅前驱体液,将该前驱体液放入-25℃恒温箱中保存24h;

16、s2.2:用狭缝涂布的方法:钙钛矿前驱体溶液涂覆于溅射好空穴传输层的基底之上,具体如下:预注液量50μl,预注液速度15μl/s,涂布速度10cm/s,注液速度3μl/s,等待时间3s;

17、s3.3:涂膜完成后,将钙钛矿湿膜立即转入真空制晶设备,25kpa条件下,制晶1min,取出后置于150℃热板上处理15min,即可得到钙钛矿薄膜。

18、在一个优选的方案中,所述步骤三中将c60与2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉(bcp),分别通过热蒸发的方法蒸镀于上述制备的薄膜之上,厚度分别为18nm和3nm。

19、在一个优选的方案中,所述步骤四中运用真空设备将200nm铜电极真空蒸发至做完电子传输层的结构之上,得到完整电池。

20、由上可知,一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法,具体包括以下步骤:步骤一:设置空穴传输层薄膜;步骤二:设置钙钛矿吸光层;步骤三:设置电子传输层;步骤四:设置背电极层;所述步骤二中,钙钛矿前驱体溶胶在低温下冷冻保存,防止溶剂的挥发和溶胶的聚集,在需要使用时,冷冻保存的溶胶可以恢复其溶胶状态,无需额外处理步骤,通过使用经过冷冻保存的溶胶制备钙钛矿薄膜,获得具有较低缺陷态密度的薄膜结构,并形成均匀稳定的α-fapbi3相。本发明提供的提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法通过将钙钛矿前驱体溶胶在低温下冷冻保存,可以有效防止溶剂的挥发和溶胶的聚集,从而保持溶胶的稳定性和一致性。在需要使用时,冷冻保存的溶胶可以方便地恢复其溶胶状态,无需额外处理步骤。通过使用经过冷冻保存的溶胶制备钙钛矿薄膜,可以获得具有较低缺陷态密度的薄膜结构,并形成均匀稳定的α-fapbi3相,从而提高钙钛矿模组的光电转换效率和稳定性。与此同时,冷冻处理可以大大提高钙钛矿前驱体溶胶的保存期限,这对钙钛矿太阳能电池的产业化来说意义重大。



技术特征:

1.一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法,其特征在于,所述步骤一中包括有以下三个步骤:

3.根据权利要求1所述的一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法,其特征在于,所述步骤二中具体包括以下三个步骤:

4.根据权利要求1所述的一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法,其特征在于,所述步骤三中将c60与2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉(bcp),分别通过热蒸发的方法蒸镀于上述制备的薄膜之上,厚度分别为18nm和3nm。

5.根据权利要求1所述的一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法,其特征在于,所述步骤四中运用真空设备将200nm铜电极真空蒸发至做完电子传输层的结构之上,得到完整电池。


技术总结
本发明公开了一种提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法,将钙钛矿前驱体溶胶在低温下冷冻保存,防止溶剂的挥发和溶胶的聚集,在需要使用时,冷冻保存的溶胶可以恢复其溶胶状态,无需额外处理步骤,通过使用经过冷冻保存的溶胶制备钙钛矿薄膜,获得具有较低缺陷态密度的薄膜结构,并形成均匀稳定的α‑FAPbI3相。本发明公开的提高产业化钙钛矿太阳能电池中溶胶稳定性的方法通过冷冻保存的溶胶可以方便地恢复其溶胶状态,无需额外处理步骤,通过使用经过冷冻保存的溶胶制备钙钛矿薄膜,可以获得具有较低缺陷态密度的薄膜结构,并形成均匀稳定的α‑FAPbI3相,从而提高钙钛矿模组的光电转换效率和稳定性。

技术研发人员:史彦涛,秦源
受保护的技术使用者:大连理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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