一种窄带隙钙钛矿光伏电池及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116017992A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211574700.2H10K39/10(2023.01)(22)申请日2022.12.08(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山(72)发明人柯维俊周顺方国家邹沅嵘王晨(74)专利代理机构武汉智权专利代理事务所(特殊普通合伙)42225专利代理师彭程程(51)Int.Cl.H10K30/80(2023.01)H10K30/50(2023.01)H10K71/12(2023.01)H10K71/16(2023.01)H10K71/40(2023.01)权利要求书1页说明书10页附图6页(54)发明名称一种窄带隙钙钛矿光伏电池及其制备方法和应用(57)摘要本申请涉及一种窄带隙钙钛矿光伏电池及其制备方法和应用，由下至上依次包括衬底、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层和电极层；且空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层作为整体，其含有天门冬氨酸卤盐。本申请以天门冬氨酸卤盐进行修饰，制备了光电转换效率可达22.26％的倒置结构窄带隙钙钛矿太阳能电池，同时，在此基础上也制备出了26.4％光电转换效率的全钙钛矿叠层电池。所述方法可在低温条件下制备太阳能电池器件，钙钛矿薄膜整体缺陷明显下降，电池稳定性有所上升，且得到了显著提升的开路电压和短路电流。此外，将其应用于全钙钛矿叠层器件也得到了很好的结果，为锡铅窄带隙钙钛矿太阳能电池以及相应的叠层器件的制备起到了一定的指导作用。CN116017992ACN116017992A权利要求书1/1页1.一种窄带隙钙钛矿光伏电池，其特征在于，由下至上依次包括衬底(1)、空穴传输层(2)、钙钛矿吸光层(3)、电子传输层(4)和电极层(5)；且空穴传输层(2)、钙钛矿吸光层(3)、电子传输层(4)作为整体，其含有天门冬氨酸卤盐。2.如权利要求1所述的窄带隙钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述空穴传输层(2)中掺杂有天门冬氨酸卤盐；和/或，所述钙钛矿吸光层(3)中掺杂有天门冬氨酸卤盐；和/或，在所述钙钛矿吸光层(3)与所述电子传输层(4)之间设置天门冬氨酸卤盐修饰层(6)。3.如权利要求1所述的窄带隙钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述天门冬氨酸卤盐包括天门冬氨酸盐酸盐、天门冬氨酸氢碘酸盐和天门冬氨酸氢溴酸盐中的至少一种。4.如权利要求1所述的窄带隙钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述电子传输层(4)由下至上依次包括富勒烯层(401)和2,9‑二甲基‑4,7‑二苯基‑1,10‑菲咯啉层(402)。5.如权利要求1所述的窄带隙钙钛矿光伏电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在衬底(1)上旋涂空穴传输层前驱液，退火，得到空穴传输层(2)；在空穴传输层(2)上旋涂钙钛矿前驱液，退火，得到钙钛矿吸光层(3)；在钙钛矿吸光层(3)上依次蒸镀电子传输层(4)和电极层(5)。6.如权利要求5所述的窄带隙钙钛矿光伏电池的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层前驱液中掺杂有天门冬氨酸卤盐；和/或，所述钙钛矿前驱液中掺杂有天门冬氨酸卤盐；和/或，在蒸镀电子传输层(4)之前，所述方法还包括：在所述钙钛矿吸光层(3)上旋涂天门冬氨酸卤盐溶液，热处理，形成天门冬氨酸卤盐修饰层(6)。7.如权利要求5所述的窄带隙钙钛矿光伏电池的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层前驱液包括聚(3，4‑乙烯二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)。8.如权利要求5所述的窄带隙钙钛矿光伏电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱液包括甲脒氢碘酸盐、甲基碘化铵、碘化铅、碘化亚锡、硫氰酸铅、氟化亚锡、N,N‑二甲基甲酰胺和二甲基亚砜。9.如权利要求6所述的窄带隙钙钛矿光伏电池的制备方法，其特征在于，所述天门冬氨酸卤盐溶液的制备步骤如下：将天门冬氨酸卤盐溶于异丙醇中，混匀，得到天门冬氨酸卤盐溶液。10.如权利要求1‑4任一所述的窄带隙钙钛矿光伏电池在制备全钙钛矿叠层电池中的应用。2CN116017992A说明书1/10页一种窄带隙钙钛矿光伏电池及其制备方法和应用技术领域[0001]本申请涉及光电子材料与光电器件技术领域，特别涉及一种窄带隙钙钛矿光伏电池及其制备方法和应用。背景技术[0002]由于能源危机的影响，近些年来新能源行业快速发展。其中又以钙钛矿太阳能电池发展最为迅猛。造成这一结果的主要原因是由于钙钛矿材料具有许多优异的特性，诸如深能级缺陷少，光电特性优异，量子产率高，禁带宽度易调控，载流子寿命长、载流子迁移率高，可溶液法加工和低制备成本等；因此，受到了全世界范围的研究者的广泛关注。作为新生代的第三代太阳能电池‑钙钛矿太阳能电池，经过数十年的发展，目前单结电池最高认证光电转换效率已经高达25.7％。这一效率与经过了几