一种基于1,3-DTu钝化钙钛矿体缺陷的太阳能电池及其制备方法

技术领域

本发明属于材料、化学、能源领域，具体涉及一种基于1,3-DTu钝化钙钛矿体缺陷的太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着科技的迅速发展和社会的进步，环境恶化和能源短缺成为人类目前最大的难题，因此寻找清洁的、可再生能源迫在眉睫。太阳能因其取之不尽，用之不竭且清洁无污染，成为人们研究的最佳选择之一。钙钛矿太阳能电池作为一种光-电转化装置，因其制备工艺简单、成本低廉，并且光电转换效率高等优势，近年来备受关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于1,3-DTu钝化钙钛矿体缺陷的太阳能电池及其制备方法。本发明弥补了钙钛矿薄膜制备过程中易形成体缺陷的问题。通过往钙钛矿纯溶液中添加适量1,3-DTu，由于1,3-Dtu中的C=S功能团能与钙钛矿中的铅形成强相互作用，在成膜过程中，能够降低钙钛矿的体缺陷，从而制备高质量薄膜，进而提升电池的效率和长期稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于1,3-DTu钝化钙钛矿体缺陷的太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化铟锡（ITO）基底分别用玻璃清洗剂、去离子水、丙酮和乙醇超声清洗，氮气吹干，再进行紫外臭氧清洗(UVO)处理；

（2）配制SnO

（3）配制Al

（4）将步骤（3）得到的样品在氮气保护下旋涂添加1,3-DTu的钙钛矿前驱体溶液，之后退火处理得到ITO/SnO

（5）将步骤（4）得到的样品在氮气保护下旋涂苯乙胺碘（PEAI）异丙醇溶液，得到ITO/SnO

（6）将步骤（5）得到的样品在氮气保护下旋涂Spiro-OMeTAD溶液，得到ITO/SnO

（7）在步骤(6)得到的样品上真空蒸镀金电极，得到结构为ITO/SnO

优选地，步骤（1）中，紫外臭氧处理指在紫外臭氧清洗机中，185nm 波长、40℃~50℃处理15~30分钟。

优选地，步骤（2）中，SnO

优选地，步骤（3）中，Al

优选地，步骤（4）中，添加1,3-DTu的钙钛矿前驱体溶液的制备过程：将1,3-DTu溶解在DMF中，再稀释为0.03mg/mL~0.08mg/mL的1,3-DTu溶液，按照体积比1:（20~30）将0.03mg/mL~0.08mg/mL的1,3-DTu溶液加入钙钛矿前驱体溶液中，搅拌4~6h后得到添加1,3-DTu的钙钛矿前驱体溶液，钙钛矿前驱体溶液具体为Cs

优选地，步骤（5）中，将PEAI溶解到异丙醇中，搅拌10~15 h，配置成浓度为5mg/mL的PEAI异丙醇溶液。PEAI异丙醇溶液的旋涂量为15~25 μL/cm

优选地，步骤（6）中， Spiro-OMeTAD溶液的配制过程如下：在2mL氯苯中加入0.15g的Spiro-OMeTAD、55μL 4-叔丁基吡啶和35μL Li-TFSI乙腈溶液（520mg/mL），搅拌10~15 h，即得。Spiro-OMeTAD溶液的旋涂量为4~5 μL/cm

上述制备方法制得的基于1,3-DTu钝化钙钛矿体缺陷的太阳能电池，具体地，SnO

本发明弥补了钙钛矿薄膜制备过程中易形成体缺陷的问题。通过往钙钛矿纯溶液中添加适量1,3-DTu，由于1,3-Dtu中的C=S功能团能与钙钛矿中的铅形成强相互作用，在成膜过程中，能够降低钙钛矿的体缺陷，从而制备高质量薄膜，进而提升电池的效率和长期稳定性。

附图说明

图1为钙钛矿太阳能电池的结构示意图；

图2为薄膜的截面扫描电子显微镜图像；

图3为电池器件的电流密度-电压（

图4为薄膜的表面扫描电子显微镜图；

图5为太阳能电池在空气环境中的长期稳定性测试结果；

图6为其他浓度电池器件的

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

表1 实验材料说明

实施例1

一种基于1,3-DTu钝化钙钛矿体缺陷的太阳能电池的制备方法，过程如下：

（1）在空气中配制SnO

（2）在空气中配制Al

（3）在氮气手套箱（水和氧气含量均小于0.1ppm）中配制Cs

（4）在氮气手套箱中配制添加1,3-DTu的钙钛矿前驱体溶液：首先将一定量的1,3-DTu溶解在DMF中，再用DMF稀释为0.05mg/mL的1,3-DTu溶液。取8ul的0.05mg/mL1,3-DTu溶液加到200ul钙钛矿前驱体溶液中，搅拌5h，备用。

（5）在氮气手套箱中配制苯乙胺碘（PEAI）溶液：将5mg的PEAI晶体溶于1mL的异丙醇中，搅拌12h即得5mg/mL的PEAI溶液。

（6）在氮气手套箱中制备Spiro-OMeTAD溶液：在2mL氯苯中加入0.15g的Spiro-OMeTAD、55μL 4-叔丁基吡啶和35μL Li-TFSI乙腈溶液（520mg Li-TFSI溶于1mL乙腈），搅拌12h，得到Spiro-OMeTAD溶液。

（7）将面积为2.0cm×2.0cm的ITO基底依次使用玻璃清洗剂、去离子水、丙酮和乙醇超声清洗，各45分钟，再用氮气将ITO基底吹干，后在产生185nm紫外线的紫外臭氧清洗机中紫外处理20分钟，处理过程时的温度为40~45℃；

（8）在空气中取100μL配制好的SnO

（9）将100uL Al

（10）将ITO/SnO

（11）在ITO/SnO

（12）在ITO/SnO

（13）最后把所得到的样品通过真空蒸镀法蒸镀金电极（厚度80nm） ，电池组装完成，结构如图1所示，箭头所指为1,3-DTu分子结构。

步骤（4）中不添加1,3-DTu得到结构为ITO/SnO

图2为ITO/SnO

图3为ITO/SnO

图4为（a）ITO/SnO

图5为ITO/SnO

实施例2

一种基于1,3-DTu钝化钙钛矿体缺陷的太阳能电池的制备方法，过程如下：

除步骤（4）略有区别，其他步骤同实施例1。

步骤（4）中，在氮气手套箱中配制1,3-DTu溶液：首先将一定量的1,3-DTu溶解在DMF中，再稀释为0.03mg/mL和0.08mg/mL，分别取8ul的稀释液加到200ul步骤（3）所得钙钛矿前驱体中，搅拌5h，备用。

图6为ITO/SnO

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。