一种钙钛矿吸收层的制备方法及叠层电池与流程

    技术2024-11-01  55


    本申请属于电池,更具体地说,是涉及一种钙钛矿吸收层的制备方法,以及使用该钙钛矿吸收层的制备方法制备得到的叠层电池。


    背景技术:

    1、目前,晶硅/钙钛矿叠层电池的制备技术是将钙钛矿顶电池和晶硅底电池堆叠在一起,形成一个异质结,利用钙钛矿顶电池的宽带隙、高吸收系数和高载流子迁移率,以及晶硅底电池的稳定性和良好的电子传输性能,如此可提高晶硅/钙钛矿叠层电池的光电转换效率。

    2、然而,晶硅/钙钛矿叠层电池在长期使用后会存在电池效率衰减、稳定性下降的问题,主要原因是钙钛矿吸收层为多晶复合结构,存在大量晶界且晶体结构大小不一;而且,钙钛矿晶体极易受应力而产生形变,这会导致钙钛矿薄膜(可理解为钙钛矿吸收层)在电池长期运行过程中产生大量表面或晶界缺陷,引起大量的非辐射复合而导致电池的光电和稳定性能下降。目前,对于钙钛矿吸收层的成膜方式较多,如吹气法、反溶剂法、闪蒸法等。虽然这些成膜方式经过优化后虽能高效的形成大晶粒、致密的钙钛矿薄膜,但缺乏对于钙钛矿薄膜形成过程中晶体应力的管理。由上述成膜方式制备的钙钛矿薄膜的上下表面受到的应力不均衡,极易在电池的长期运行中产生形变衰减,导致晶硅/钙钛矿叠层电池的稳定性下降问题。


    技术实现思路

    1、本申请实施例的目的在于提供一种钙钛矿吸收层的制备方法及叠层电池,以解决相关技术中存在的:制备的钙钛矿薄膜的上下表面受到的应力不均衡,极易在电池的长期运行中产生形变衰减,导致晶硅/钙钛矿叠层电池的稳定性下降问题的问题。

    2、为实现上述目的,本申请实施例采用的技术方案是:

    3、一方面,提供一种钙钛矿吸收层的制备方法,包括晶硅底电池和钙钛矿顶电池,所述钙钛矿顶电池包括设于所述晶硅底电池的表面的空穴传输层、设于所述空穴传输层的表面的钙钛矿吸收层、设于所述钙钛矿吸收层的表面的钙钛矿钝化层、设于所述钙钛矿钝化层的表面的电子传输层、设于所述电子传输层的表面的缓冲层、设于所述缓冲层的表面的钙钛矿电极层和设于所述钙钛矿电极层的表面的减反射层,所述晶硅底电池和所述空穴传输层组合形成钙钛矿基底;所述钙钛矿吸收层的制备方法包括步骤:

    4、s1、提供钙钛矿前驱体溶液;

    5、s2、将所述钙钛矿前驱体溶液采用旋涂法涂覆于所述钙钛矿基底的表面;

    6、s3、对所述钙钛矿基底的表面进行吹气降温,对所述钙钛矿基底的底面进行加热升温,以使得所述钙钛矿基底的表面和底面之间产生温度差;

    7、s4、对含有所述钙钛矿前驱体溶液的所述钙钛矿基底进行退火处理后形成所述钙钛矿吸收层。

    8、在一个实施例中,在步骤s3中,使用氮气枪对所述钙钛矿基底的表面进行吹气降温,所述氮气枪吹出的氮气的温度为0-40℃,所述氮气的气体流量为40-290l/min,吹气时间为5-60s,控制所述钙钛矿基底的温度为25-60℃。

    9、在一个实施例中,所述钙钛矿基底的表面和底面之间产生的温度差为20-60℃。

    10、在一个实施例中,在步骤s1中,所述钙钛矿前驱体溶液由abx3结构的钙钛矿粉末和有机溶剂溶解混合得到。

    11、在一个实施例中,在所述abx3结构的钙钛矿粉末中,a位为有机阳离子,包括ch3nh3+(ma+)、nh2ch=nh2+(fa+)、ch3ch2nh3+或cs+中的至少一种;b位是金属阳离子,包括pb2+、sn2+中的至少一种;x位是卤素阴离子,包括f-、cl-、br-、i-中的至少一种。

    12、在一个实施例中,所述有机溶剂为由dmf溶液和dmso溶液的混合溶液。

    13、在一个实施例中,在步骤s2中,旋涂转速为1200-6000rpm,旋涂时间为20-120s。

    14、在一个实施例中,在步骤s4中,退火温度为80-150℃,退火时间为5-40min。

    15、在一个实施例中,所述晶硅底电池包括晶硅电极层、设于所述晶硅电极层的表面的p型基底掺杂层、设于所述p型基底掺杂层的表面的基底底面钝化层、设于所述基底底面钝化层的表面的硅衬底、设于所述硅衬底的表面的基底表面钝化层、设于所述基底表面钝化层的表面的n型基底掺杂层和设于所述n型基底掺杂层的表面的隧穿层;所述空穴传输层设于所述隧穿层的表面。

    16、另一方面,提供一种叠层电池,采用上述任一实施例提供的钙钛矿吸收层的制备方法制备得到。

    17、本申请实施例提供的钙钛矿吸收层的制备方法及叠层电池至少具有以下有益效果:本申请通过将钙钛矿前驱体溶液涂覆于钙钛矿基底的表面,由于钙钛矿基底的表面与底面之间形成温度差,该温度差可改善钙钛矿前驱体在钙钛矿基底的表面形成的钙钛矿薄膜的内部应力分布,减少了钙钛矿薄膜下部的压缩应力和钙钛矿薄膜上部的拉升应力,进而减少了钙钛矿薄膜在叠层电池长期运行中的衰减形变,有助于提升叠层电池的稳定性。



    技术特征:

    1.一种钙钛矿吸收层的制备方法,其特征在于,包括晶硅底电池和钙钛矿顶电池,所述钙钛矿顶电池包括设于所述晶硅底电池的表面的空穴传输层、设于所述空穴传输层的表面的钙钛矿吸收层、设于所述钙钛矿吸收层的表面的钙钛矿钝化层、设于所述钙钛矿钝化层的表面的电子传输层、设于所述电子传输层的表面的缓冲层、设于所述缓冲层的表面的钙钛矿电极层和设于所述钙钛矿电极层的表面的减反射层,所述晶硅底电池和所述空穴传输层组合形成钙钛矿基底;所述钙钛矿吸收层的制备方法包括步骤:

    2.如权利要求1所述的钙钛矿吸收层的制备方法,其特征在于:在步骤s3中,使用氮气枪对所述钙钛矿基底的表面进行吹气降温,所述氮气枪吹出的氮气的温度为0-40℃,所述氮气的气体流量为40-290l/min,吹气时间为5-60s,控制所述钙钛矿基底的温度为25-60℃。

    3.如权利要求1所述的钙钛矿吸收层的制备方法,其特征在于:所述钙钛矿基底的表面和底面之间产生的温度差为20-60℃。

    4.如权利要求1所述的钙钛矿吸收层的制备方法,其特征在于:在步骤s1中,所述钙钛矿前驱体溶液由abx3结构的钙钛矿粉末和有机溶剂溶解混合得到。

    5.如权利要求4所述的钙钛矿吸收层的制备方法,其特征在于:在所述abx3结构的钙钛矿粉末中,a位为有机阳离子,包括ch3nh3+(ma+)、nh2ch=nh2+(fa+)、ch3ch2nh3+或cs+中的至少一种;b位是金属阳离子,包括pb2+、sn2+中的至少一种;x位是卤素阴离子,包括f-、cl-、br-、i-中的至少一种。

    6.如权利要求4所述的钙钛矿吸收层的制备方法,其特征在于:所述有机溶剂为由dmf溶液和dmso溶液的混合溶液。

    7.如权利要求1-6任一项所述的钙钛矿吸收层的制备方法,其特征在于:在步骤s2中,旋涂转速为1200-6000rpm,旋涂时间为20-120s。

    8.如权利要求1-6任一项所述的钙钛矿吸收层的制备方法,其特征在于:在步骤s4中,退火温度为80-150℃,退火时间为5-40min。

    9.如权利要求1-6任一项所述的钙钛矿吸收层的制备方法,其特征在于:所述晶硅底电池包括晶硅电极层、设于所述晶硅电极层的表面的p型基底掺杂层、设于所述p型基底掺杂层的表面的基底底面钝化层、设于所述基底底面钝化层的表面的硅衬底、设于所述硅衬底的表面的基底表面钝化层、设于所述基底表面钝化层的表面的n型基底掺杂层和设于所述n型基底掺杂层的表面的隧穿层;所述空穴传输层设于所述隧穿层的表面。

    10.一种叠层电池,其特征在于:采用如权利要求1-9任一项所述的钙钛矿吸收层的制备方法制备得到。


    技术总结
    本申请提供了一种钙钛矿吸收层的制备方法及叠层电池,包括S1、提供钙钛矿前驱体溶液;S2、将钙钛矿前驱体溶液采用旋涂法涂覆于钙钛矿基底的表面;S3、对钙钛矿基底的表面进行吹气降温,对钙钛矿基底的底面进行加热升温;S4、对含有钙钛矿前驱体溶液的钙钛矿基底进行退火处理后形成钙钛矿吸收层。本申请通过将钙钛矿前驱体溶液涂覆于钙钛矿基底的表面,由于钙钛矿基底的表面与底面之间形成温度差,该温度差可改善钙钛矿前驱体在钙钛矿基底的表面形成的钙钛矿薄膜的内部应力分布,减少了钙钛矿薄膜下部的压缩应力和钙钛矿薄膜上部的拉升应力,进而减少了钙钛矿薄膜在叠层电池长期运行中的衰减形变,有助于提升叠层电池的稳定性。

    技术研发人员:请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
    受保护的技术使用者:深圳黑晶光电技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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