有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107394045A(43)申请公布日2017.11.24(21)申请号201710601556.X(22)申请日2017.07.21(71)申请人中国乐凯集团有限公司地址071054河北省保定市乐凯南大街6号(72)发明人王亚丽王佳侯丽新李鹤宋鑫刘贤豪(74)专利代理机构石家庄冀科专利商标事务所有限公司13108代理人李羡民郭绍华(51)Int.Cl.H01L51/42(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图1页(54)发明名称有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池(57)摘要本发明涉及一种有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池，所述钙钛矿吸光层由以下方法制备：将双端基取代烷烃类高沸点溶剂及极性低沸点溶剂作为复合添加剂，与金属无机物、有机胺等钙钛矿前驱体材料在强极性溶剂中共混形成钙钛矿吸光层涂布液，涂布干燥后得到钙钛矿薄膜。本发明所采用的两种添加剂与极性有机溶剂的沸点呈阶梯分布，可提高前驱体材料溶解性并改善涂布时的界面能，通过对复合添加剂添加条件的控制，可调节钙钛矿薄膜的结晶成核速率，形成均匀致密、低粗糙度的钙钛矿薄膜，降低载流子复合，提高电池的光电转换效率及稳定性。CN107394045ACN107394045A权利要求书1/2页1.一种有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池，所述的钙钛矿薄膜太阳能电池包括衬底和依次层叠于该衬底上的透明电极、电极修饰层、钙钛矿吸光层、电极缓冲层和对电极，其特征在于，所述的钙钛矿吸光层按以下方法制备：将钙钛矿前驱体材料均匀分散于极性有机溶剂中，得到钙钛矿前驱体材料和有机溶剂混合液，所述的钙钛矿前驱体材料为金属无机物和有机胺；在室温下,在所述混合液中添加极性低沸点溶剂，反应5-12h之后，升温至50-70℃下，添加双端基取代烷烃类高沸点溶剂，反应5-90min，得到钙钛矿吸光层用涂布液；将所述的钙钛矿吸光层涂布液通过涂布或打印在电极修饰层表面，在70-100℃下，干燥退火，退火10-180min，形成钙钛矿吸光层。2.根据权利要求1所述的有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池,其特征在于，所述极性低沸点溶剂为沸点≤140℃的极性溶剂。3.根据权利要求1或2所述的有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述极性低沸点溶剂为H2O、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述双端基取代烷烃类高沸点溶剂的沸点≥220℃。5.根据权利要求4所述的有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述的双端基取代烷烃类高沸点溶剂是化学通式为R1-(CH2)x-R2型结构的一种或多种溶剂，其中R1和R2为Cl、Br、I、SH、CN或CO2CH3，x为4-12。6.根据权利要求5所述的有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的退火温度为70-100℃，退火时间为30-60min。7.根据权利要求6所述的有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层涂布液的组成及质量百分含量为：所述的钙钛矿前驱体材料选自化学通式为ABXmY3-m型晶体结构的一种或多种材料形成，其中A为Cs、H、NH4、CH3NH3、CH3CH2NH3、CH3(CH2)2NH3、CH3(CH2)3NH3、NH2＝CHNH2；B为Pb、Sn、Ge其中一种或两种；X,Y为Cl、Br、I、BF4、SCN、PF6其中一种或几种的组合物，m＝1、2、3；所述的强极性有机溶剂为沸点150-210℃的二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酯(GBL)、二甲基乙酰胺(DMAc)中的一种或多种。8.根据权利要求7所述的有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述的双端基取代烷烃类高沸点溶剂与极性低沸点溶剂的质量比为0.2-5。9.根据权利要求8所述的有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述的双端基取代烷烃类高沸点溶剂与极性低沸点溶剂的质量比为0.5-3。10.根据权利要求9所述的有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述的电极修饰层可为电子传输层或空穴传输层；所述的电子传输层可选自TiO2、SnO2、ZnO、PC61BM、PC71BM、TIPD、ICBA或C60-bis中的任意一种或多种；所述的空穴传输层可选自PEDOT:2CN107394045A权利要求书2/2页PSS、CuI、CuSCN、NiO、V2O5和MoO3中的任意一种或多种；所述的电极缓冲层可为空穴传输层或电子传输层；所述的空穴传输层可选自Spiro-OMeTAD、P3HT、PCPDTBT、PEDOT:PSS、NPB和TPD有机材料中的任意一种或选自CuI、CuS