本申请涉及太阳能电池,尤其涉及一种钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿太阳能电池及光伏系统。
背景技术:
1、钙钛矿太阳能电池基于其优异的光伏性能已成为最具发展前景的薄膜光伏技术之一。尽管如此,钙钛矿太阳能电池仍然存在一系列问题,包括离子迁移、非辐射复合和钙钛矿体分解等。然而,相关的缺陷钝化技术较难全面地解决上述钙钛矿太阳能电池所存在的问题。
2、需要说明的是,上述内容并不必然是现有技术,也不用于限制本申请的专利保护范围。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿太阳能电池及光伏系统,以解决或缓解上面提出的一项或更多项技术问题。
2、作为本申请实施例的一个方面,本申请实施例提供一种钙钛矿前驱体溶液,用于制备钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层;所述钙钛矿前驱体溶液包括钙钛矿材料、有机溶液和添加剂,所述添加剂的结构通式为r1-r-r2;
3、其中,r为给电子单元,r1为路易斯碱基团,r2为极性基团。
4、可选地,所述给电子单元包括咪唑基。
5、可选地,所述添加剂的结构通式选自:
6、(i);或(ii)。
7、可选地,所述路易斯碱基团包括氨基、羧基、羟基、羰基、酰胺基中的一种或多种。
8、可选地,所述极性基团包括三氟甲基、氰基、硫醇基、酯基、醛基中的一种或多种。
9、可选地,所述钙钛矿材料的结构通式为abx3;
10、其中,a为一价阳离子,包括铯、铷、甲胺基、甲脒基中的一种或多种一价阳离子;
11、b为二价阳离子,包括铅、铜、锌、镓、锡、钙中的一种或多种二价阳离子;
12、x为一价阴离子,包括碘、溴、氯、氟、硫氰根中的一种或多种一价阴离子。
13、可选地,所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、n-甲基吡咯烷酮、2-巯基乙醇、γ-丁内酯、γ-戊内酯中的一种或多种。
14、可选地,所述添加剂和所述钙钛矿材料的质量比为(0.001-0.05):1。
15、作为本申请实施例的另一方面,本申请实施例还提供一种钙钛矿太阳能电池,包括:
16、基底;
17、透明导电层,设于所述基底的一侧;
18、第一传输层,设于所述透明导电层远离所述基底的一侧;
19、钙钛矿层,设于所述第一传输层远离所述透明导电层的一侧;
20、第二传输层,设于所述钙钛矿层远离所述第一传输层的一侧;
21、金属电极层,设于所述第二传输层远离所述钙钛矿层的一侧;
22、其中,所述钙钛矿层的原料包括根据上述的任一钙钛矿前驱体溶液。
23、可选地,所述钙钛矿太阳能电池包括:正式结构;或反式结构。
24、可选地,当所述钙钛矿太阳能电池为正式结构时,所述第一传输层为电子传输层,所述第二传输层为空穴传输层;所述钙钛矿太阳能电池还包括:
25、钝化层,设于所述钙钛矿层和所述空穴传输层之间;
26、其中,所述钝化层包括苯乙基碘化胺。
27、可选地,当所述钙钛矿太阳能电池为反式结构时,所述第一传输层为空穴传输层,所述第二传输层为电子传输层;所述钙钛矿太阳能电池还包括:
28、缓冲层,设于所述电子传输层和所述金属电极层之间;
29、其中,所述缓冲层包括2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉。
30、作为本申请实施例的另一个方面,本申请实施例还提供了一种光伏系统,包括上述的任一钙钛矿太阳能电池。
31、本申请实施例采用上述技术方案可以包括如下优势:
32、本申请实施例采用含有添加剂的钙钛矿前驱体溶液来制备钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层。其中,添加剂r1-r-r2可以包括路易斯碱基团r1、给电子单元r和极性基团r2。具体地,r1可以和钙钛矿前驱体溶液中的有机溶剂形成氢键,还可以和不配位的铅离子(pb2+)发生路易斯酸碱反应形成加合物,以抑制相分析、改善钙钛矿薄膜结晶,从而减少离子迁移现象。给电子单元r可以实现有效的n型掺杂,以增加载流子浓度、改善载流子传输效率,从而减少非辐射复合。r2可以有效调节钙钛矿薄膜的结晶取向,从而缓解钙钛矿体分解的问题。可知,本申请实施例通过添加剂r1-r-r2的多个基团共同参与体相钝化,可以多方面改善钙钛矿太阳能电池目前存在的问题,从而大幅优化电池性能。
1.一种钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,用于制备钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层;所述钙钛矿前驱体溶液包括钙钛矿材料、有机溶液和添加剂,所述添加剂的结构通式为r1-r-r2;
2.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述给电子单元包括咪唑基。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述添加剂的结构通式选自:
4.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述路易斯碱基团包括氨基、羧基、羟基、羰基、酰胺基中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述极性基团包括三氟甲基、氰基、硫醇基、酯基、醛基中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述钙钛矿材料的结构通式为abx3;
7.根据权利要求1所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、n-甲基吡咯烷酮、2-巯基乙醇、γ-丁内酯、γ-戊内酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1至7任一项所述的钙钛矿前驱体溶液,其特征在于,所述添加剂和所述钙钛矿材料的质量比为(0.001-0.05):1。
9.一种钙钛矿太阳能电池,其特征在于,包括:
10.根据权利要求9所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿太阳能电池包括:正式结构;或反式结构。
11.根据权利要求10所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,当所述钙钛矿太阳能电池为正式结构时,所述第一传输层为电子传输层,所述第二传输层为空穴传输层;所述钙钛矿太阳能电池还包括:
12.根据权利要求10所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,当所述钙钛矿太阳能电池为反式结构时,所述第一传输层为空穴传输层,所述第二传输层为电子传输层;所述钙钛矿太阳能电池还包括:
13.一种光伏系统,其特征在于,包括根据权利要求8至12任一项所述的钙钛矿太阳能电池。