一种用于制备有机-无机杂化钛矿太阳能电池的锂盐溶剂

1.本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种用于制备有机-无机杂化钛矿太阳能电池的锂盐溶剂。


背景技术：

2.据统计，氢能，风能，核能和太阳能等均取得了不小的发展。其中，太阳能作为一种取之不尽的清洁能源，被格外重视。目前为止，太阳能电池已经来到了第三代薄膜太阳能电池。值得一提的是，自从2012年以来，钙钛矿材料由于具有优异的吸光系数，合适的带隙以及高的容忍因子等，被视为是用于太阳能电池的不二之选。目前，钙钛矿太阳能电池的效率已经突破了25.5％，可以与硅电池相媲美了。然而，仍然有一些问题需要引起关注，例如，薄膜缺陷，界面处的非辐射复合以及功能层之间的离子迁移等。
3.空穴传输层中使用的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(li盐)已经被广泛证实有利于空穴传输层中的空穴迁移。然而，li离子的迁移加速器件的失效。这是由于 li离子在迁移过程中会与钙钛矿中的卤素产生化学作用，从而破坏薄膜的稳定性。因此，如何抑制空穴传输层中的锂离子迁移，对于钙钛矿太阳能电池的商业化进程至关重要。


技术实现要素：

4.针对上述问题本发明提供了一种用于制备有机-无机杂化钛矿太阳能电池的锂盐溶剂。
5.为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
6.一种用于制备有机-无机杂化钛矿太阳能电池的锂盐溶剂，为巯基丙基三甲氧基硅烷。
7.进一步，所述有机-无机杂化钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
8.步骤1，将导电玻璃依次使用洗涤剂、去离子水、无水乙醇超声处理后用吹干，然后经紫外臭氧处理，取出备用；
9.步骤2，将蒸馏水与四氯化钛混合，将步骤1臭氧处理的导电玻璃浸泡在混合后的溶液中，然后烘干，取出用蒸馏水冲洗，氮气吹干，退火，制得电子传输层，随后对电子传输层进行紫外臭氧处理；
10.步骤3，将钙钛矿吸光层材料溶解在dmf和dmso混合溶剂中，得到钙钛矿前驱体溶液，震荡、过滤后旋涂在电子传输层上，随后退火，其在钙钛矿前驱体溶液旋涂结束前，滴加氯苯；
11.步骤4，将空穴传输层材料溶解在氯苯中，并加入tbp和li-tfsi的巯基丙基三甲氧基硅烷溶液，混匀后旋涂到步骤3中制得的钙钛矿吸光层上，制得空穴传输层；
12.步骤5，在高真空下，通过热蒸发在步骤4中制得的空穴传输层上蒸镀金属背电极。
13.进一步，所述步骤1中导电玻璃为ito或fto，所述超声处理的时间为 20min，所述紫外臭氧处理的时间为20～30min。
14.进一步，所述步骤2中蒸馏水与四氯化钛的体积比为1:1～3，所述烘干温度为75℃，时间为45min，所述退火温度为200℃，时间为30min，所述紫外臭氧处理的时间为20～30min。
15.进一步，所述步骤3中钙钛矿吸光层材料为机胺盐和卤化铅盐，所述dmf 和dmso的体积比为4:1。
16.进一步于，所述步骤3中所述震荡的时间为5min，所述旋涂的速度为 4000rpm，时间为30s，所述退火的温度为130℃，时间为28min。
17.进一步，所述步骤4中空穴传输层材料为2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基) 氨基]-9,9'-螺二芴。
[0018]
进一步，所述步骤4中li-tfsi的巯基丙基三甲氧基硅烷溶液的浓度为 250～520mg/ml。
[0019]
进一步，所述步骤4中所述旋涂的速度为3000rpm，时间为30s。
[0020]
进一步，所述步骤5中金属背电极为金、银、铜或铝，所述蒸镀厚度为100nm。
[0021]
与现有技术相比本发明具有以下优点：
[0022]
通过将li盐溶解在巯基丙基三甲氧基硅烷中，以替代目前常用的乙腈溶剂。通过使用巯基丙基三甲氧基硅烷，空穴传输层中的li离子迁移被明显抑制。同时，钙钛矿薄膜的缺陷有效减少，薄膜的平均寿命显著提高。此外，器件的界面非辐射复合也被显著抑制。这都有利于器件性能的提高。同时，器件的适度稳定性也显著改善，这促进了钙钛矿太阳能电池的商业化进程。
附图说明
[0023]
图1为对比实例和实施例1中钙钛矿太阳能电池的电流-电压正扫曲线图；
[0024]
图2为对比实施例和实施例1中钙钛矿太阳能电池的载流子寿命图；
[0025]
图3为实施例2中钙钛矿太阳能电池的电流-电压正扫曲线图；
[0026]
图4为实施例3中钙钛矿太阳能电池的电流-电压正扫曲线图。
具体实施方式
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对比实例
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有机-无机杂化钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0029]
(1)将fto导电基底依次使用洗涤剂、去离子水、无水乙醇超声处理20min 后用吹干，然后经紫外臭氧处理30min，取出备用；
[0030]
(2)将蒸馏水和四氯化钛以1：2.25的体积比进行混合，然后将(1)中的 fto浸泡在混合溶液中，然后放置在75℃的烘箱中45分钟，然后取出用蒸馏水冲洗几遍，之后用氮气吹干，然后在200℃的热台上退火30分钟，制得电子传输层，随后对电子传输层进行紫外臭氧照射处理20min；
[0031]
(3)将fai(248mg)、pbbr2(8.5mg)、rbi(6.6mg)、macl(35.0mg)、 pbi2(682.7mg)、csi(19.7mg)和pbcl2(12.7mg)溶解在dmf和dmso 混合液中(v
dmf
:v
dmso
＝4:1)，震荡5min后，将钙钛矿溶液滴加到步骤(2) 中制得的电子传输层上，以4000rpm的速度旋涂30s，随后在130℃下退火28min，其中，在钙钛矿溶液旋涂结束前16s，在2s内滴加完80μl氯苯，制得钙钛
矿吸光层；
[0032]
(4)将72.3mg的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴 (spiro-ometad)溶解在lml的氯苯中，并加入29μl的tbp和18μl的li-tfsi (浓度为520mg/ml，溶剂为无水乙腈)，混匀后滴加到步骤(3)中制得的钙钛矿吸光层上，以3000rpm的速度旋涂30s，制得空穴传输层；
[0033]
(5)在高真空(10-4
pa)下，通过热蒸发在步骤(4)中制得的空穴传输层上蒸镀厚度为80nm的ag电极，即可。
[0034]
实施例1
[0035]
与对比实例的区别在于，在步骤(4)中，li-tfsi的溶剂为巯基丙基三甲氧基硅烷，浓度为520mg/ml。
[0036]
图1为对比实施例和实施例1中钙钛矿太阳能电池的电流-电压正扫曲线图，由图1可知实施实例1中钙钛矿太阳能电池的效率显著提升。
[0037]
图2为对比实例和实施例1中钙钛矿太阳能电池的载流子寿命图，可知实施例1中钙钛矿薄膜的载流子提取明显改善。
[0038]
实施例2
[0039]
与实施实例1的区别在于，li-tfsi的浓度变为250mg/ml。
[0040]
图3为实施例2中钙钛矿太阳能电池的电流-电压正扫曲线图，可知该电池的效率为21.52％，相比于对比实例中电池的效率(20.73％)，器件效率有明显的提升。
[0041]
实施例3
[0042]
与实施例1的区别在于，li-tfsi的浓度变为350mg/ml。
[0043]
图4为实施例3中钙钛矿太阳能电池的电流-电压正扫曲线图，可知该电池的效率为21.85％，相比于对比实例中电池的效率(20.73％)，器件效率有明显的提升。