基于过渡金属离子掺杂全无机钙钛矿电池制备及其应用的制作方法

文档序号:18242276发布日期:2019-07-24 09:05阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于过渡金属离子掺杂CsPbBr3的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于包括以下步骤:

(1)、配制溶液:具体有钛酸异丙酯乙醇溶液(0.1 ~ 1 mol/L),二氧化钛浆料(0.05 ~ 0.1 g/mL),四氯化钛水溶液(0.01 ~ 0.05 mol/L); 掺杂有过渡金属离子的溴化铅DMF溶液(1 ~ 2 mol/L),; 溴化铯甲醇溶液(0.05 ~ 0.1 mol/L);

(2)、制备电子传输层:将上述配制好的钛酸异丙酯的甲醇溶液旋涂在刻蚀并清洗(水、乙醇、丙酮依次清洗2 ~ 3遍)好的FTO基底上,高温煅烧制得致密层二氧化钛;将上述配制好的二氧化钛浆料旋涂到致密二氧化钛层上,高温煅烧制得二氧化钛薄膜;将制得的二氧化钛薄膜浸泡在上述配制好的四氯化钛溶液中,在60 ~ 80度下浸泡后,用水、乙醇清洗晾干,高温煅烧制得介孔二氧化钛;

(3)、制备钙钛矿吸光层:将上述配制的掺杂有过渡金属离子的溴化铅DMF溶液旋涂在介孔二氧化钛层上,加热制得二氧化钛/溴化铅薄膜;将上述配制的溴化铯甲醇溶液旋涂在二氧化钛/溴化铅薄膜表面,加热5 ~ 10分钟,重复此步骤多次旋涂,制备得到均匀致密的过渡金属离子掺杂的CsPbBr3钙钛矿层;

(4)、刮涂对电极:在步骤(3)制备的CsPbBr3钙钛矿层表面刮涂碳浆料,组装成全无机钙钛矿太阳能电池。

2.根据权利要求1所述的基于过渡金属离子掺杂CsPbBr3的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中过渡金属离子与溴化铅的摩尔比例为0.3 ~ 3:100,所述过渡金属离子为锰离子、铁离子、钴离子、镍离子、铜离子及锌离子中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的基于过渡金属离子掺杂CsPbBr3的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中制备致密二氧化钛层是在7000转/分下进行,时间为30秒;制备二氧化钛薄膜是在2000转/分下进行,时间为30秒;制备介孔二氧化钛薄膜是在60 ~ 80度下水浴锅中加热0.5 ~ 1小时,以上3步皆需要在马弗炉中400 ~ 500度下煅烧0.5 ~2小时。

4.根据权利要求1所述步骤(3)中配制的掺杂有过渡金属离子的溴化铅DMF溶液旋涂在介孔二氧化钛层上,加热制得二氧化钛/溴化铅薄膜;将配制的溴化铯甲醇溶液旋涂在二氧化钛/溴化铅薄膜表面,加热5 ~ 10分钟,重复此步骤多次旋涂,制备得到均匀致密的过渡金属离子掺杂的CsPbBr3钙钛矿层。

5.根据权利要求1 ~ 4任一一项所述的制备方法制备得到的基于过渡金属离子掺杂CsPbBr3全无机钙钛矿太阳能电池。

6.根据权利要求所述基于过渡金属离子掺杂CsPbBr3的全无机钙钛矿太阳能电池,其特征在于:所述全无机钙钛矿太阳能电池的开路电压为1.4 ~ 1.6 V、短路电流为6 ~ 7.5 mA·cm-2、填充因子为0.70 ~ 0.85、光电转换效率为6 ~ 9.5 %。

7.根据权利要求5所述的基于过渡金属离子掺杂CsPbBr3的全无机钙钛矿太阳能电池在作为电池组件中的应用。

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