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
文献发布时间:2024-01-17 01:26:37
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。
- 一种调控无铅钙钛矿太阳能电池形貌的方法及制备的太阳能电池器件
- 一种卤素钝化钙钛矿量子点及其制备方法和QLED器件
- 一种杂化钙钛矿量子点材料的制备方法
- 一种基于碘化亚铜/钙钛矿体异质结的太阳能电池及制备方法
- 一种以双三氟甲基磺酰基亚胺钠钝化钙钛矿太阳能电池界面缺陷的方法