钙钛矿薄膜及太阳能电池的制作方法_2

文档序号:9549703阅读:来源:国知局
4] 与现有技术相比,本发明的优点在于:
[0035] 1、本发明采用双层热扩散技术,利用第二膜层在热的作用下向第一膜层中扩散, 生成钙钛矿的原理,制备高质量的钙钛矿膜层,得到的膜层表面光滑,孔隙少,致密度高。
[0036] 2、本发明将第一膜层和第二膜层的距离降低,缩短了扩散距离,提高了反应速率, 降低了反应时间,提高了生产速率。
[0037] 3、本发明在整个制备过程中,甲胺卤、乙胺卤、或甲脒卤的量不需要和卤化铅、卤 化锡的量达到1 :1的严格要求,可以过量一些,而过量的甲胺卤、乙胺卤、或甲脒卤仍然会 留在原来的基底上,可以重复利用。
[0038] 4、本发明在制备过程中可以随时控制反应的进行,通过调节两个基底之间的距离 或者温度实现对整个过程的控制。
[0039] 5、本发明对第一膜层和第二膜层的溶剂没有严格的要求,第一膜层和第二膜层的 溶剂是否正交都可以,这为制备高质量的钙钛矿膜层提供了更广阔的选择余地。
[0040] 6、本发明不仅可以用在刚性基底上,而且可以用在柔性基底上,为大规模快速制 备柔性钙钛矿型太阳能电池提供了 一种新方法。
【附图说明】
[0041] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下, 还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042] 图1所示为本发明第1实施例中分离后两个基底的照片;
[0043] 图2所示为本发明第1实施例中所获得钙钛矿薄膜的SEM图;
[0044] 图3所示为本发明第1实施例中所制作的太阳能电池的I-V曲线图;
[0045] 图4所示为本发明第2实施例中所制作的太阳能电池的I-V曲线图;
[0046] 图5所示为本发明第3实施例中所制作的太阳能电池的I-V曲线图;
【具体实施方式】
[0047] 本发明实施例公开了一种钙钛矿薄膜的制作方法,包括步骤:
[0048]si、在第一基底上形成第一膜层,所述第一膜层的材质选自卤化铅、卤化锡中的一 种或多种的混合物;
[0049]s2、在第二基底上形成第二膜层,所述第二膜层的材质选自甲胺卤、乙胺卤、或甲 脒卤中的一种或多种的混合物;
[0050]S3、将第一膜层和第二膜层相向贴合,加热后获得钙钛矿薄膜。
[0051] 在上述的钙钛矿薄膜的制作方法中,第一基底和第二基底的材质可以为刚性基 底,也可以为柔性基底。刚性基底可以为玻璃等;柔性基底可以为对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN),聚酰亚铵等。需要注意的是,第一基底和第二基底的材 质并限于上述材质,其同样可以为非透明的常规使用的其他材质。
[0052] 在上述的钙钛矿薄膜的制作方法中,:所述步骤s3中,加热的温度为110°C~ 160。。。
[0053] 本发明实施例还公开了一种太阳能电池的制作方法,包括步骤:
[0054]1)、在第一基底上依次制作第一电极层和第一导电层;
[0055] 2)、在第一导电层上形成第一膜层,所述第一膜层的材质选自卤化铅、卤化锡中的 一种或多种的混合物;
[0056] 3)、在第二基底上形成第二膜层,所述第二膜层的材质选自甲胺卤、乙胺卤、或甲 脒卤中的一种或多种的混合物;
[0057] 4)、将第一膜层和第二膜层相向贴合,并进行加热,形成钙钛矿薄膜;
[0058] 5)、移除第二基底,在钙钛矿薄膜上制作第二导电层;
[0059] 6)、在第二导电层上制作第二电极层。
[0060] 在上述的太阳能电池的制作方法中,第一电极层的材质为氧化铟锡(ΙΤ0)或者掺 杂氟的氧化锡(FT0),第一电极层的制作可以采用溅射、气相沉积法(CVD)、热蒸发法、溶胶 凝胶法等,但不限于上述方法;第一导电层的材质可以为聚(3,4_乙撑二氧噻吩)、聚苯乙 烯磺酸钠盐(PH)0T:PSS)、氧化锌(ZnO)、氧化钛(Ti02)、氧化镍(NiO)等,根据不同的电池 结构进行选择,但是不限于上述几种,其制作方法可以采用旋涂、刮涂、卷对卷印刷、气相沉 积等成膜方法;步骤2)和步骤3)中的涂膜方法可以为旋涂、刮涂、卷对卷印刷等成膜方 法;碘化铅和氯化铅的混合方法包括分别配置碘化铅溶液和氯化铅溶液,按照溶液的不同 比例进行混合,或者按照不同比例称量碘化铅和氯化铅一同进行混合等方法;步骤2)中, 第一膜层采用的溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或Y-丁内酯(GBL),也可以是两种 或多种溶剂,或者在以上溶剂中添加1,8-二碘辛烷等高沸点溶剂的混合溶剂;步骤4)中, 可以采用碘化铅在上层,甲胺碘在下层的覆盖方式,也可以甲胺碘在上层,碘化铅在下层的 覆盖方式,或者是碘化铅和甲胺碘铵垂直相向放置;第一基底和第二基底的材质选自玻璃、 聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚铵,优选的,第一基底的材质优选为 透明材质,第二基底的材质可以为透明材质,也可以为非透明的材质;步骤4)中,两片基底 覆盖后需要施加一定的温度,温度范围在ll〇°C至160°C,也可以加一定的压力;第二导电 层的材质选自(6,6)苯基C61-丁酸甲酯(PC61BM)、(6,6)苯基C71-丁酸甲酯(PC71BM)、 (6,6)苯基C61-丁酸三辛氧基苯甲酯(PCBB-C8)等富勒烯衍生物中的一种或多种,或者 2, 2',7, 7' -四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9, 9' -螺二芴(Spiro-OMeTAD),根据不同 电池结构进行选择,但不局限于上述材料,第二导电层的制作可以为旋涂、刮涂、卷对卷等 成膜方法;第二电极层的材质可以为镁/银、钙/铝或氟化锂/铝等电极,但不局限于上述 电极;所述步骤2)中,铵铵第二膜层的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或异丙醇。
[0061] 本发明通过下列实施例作进一步说明:根据下述实施例,可以更好地理解本发明。 然而,本领域的技术人员容易理解,实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用 于说明本发明,而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0062] 在此,还需要说明的是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在附图中仅仅 示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤,而省略了与本发明关系不大 的其他细节。
[0063] 实施例1
[0064] (1)在玻璃上镀上一层ΙΤ0,通过刻蚀,得到6块ΙΤ0区域,用洗涤剂、乙醇、丙酮和 异丙醇分别超声清洗ΙΤ0玻璃片。
[0065] (2)在ΙΤ0玻璃片上旋涂一层35nm厚的PED0T:PSS,退火后旋涂一层碘化铅,碘化 铅选用230mg/ml的浓度,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,然后在KKTC下干燥15分钟。
[0066] (3)选取清洗干净的玻璃片,在上面旋涂一层甲胺碘,甲胺碘溶在N,N_二甲基甲 酰胺中,浓度为l〇〇mg/ml。
[0067] (4)将旋涂有甲胺碘的玻璃片盖在有碘化铅的基底上,在135°C下反应30分钟,移 除有甲胺碘的玻璃片,可以得到一层光滑的钙钛矿膜层。
[0068] 图1是分离后的两个基底((a)图为有碘化铅层的基底,(b)图为有甲胺碘的基 底),可以看出膜层表面比较光滑,两个基底之间很容易分离。
[0069] 图2是钙钛矿膜层的SEM图,图中可以看出得到的钙钛矿膜层表面结晶性很好,基 本上没有孔隙,这种致密的结晶层可以减
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