一种基于ZnI2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法及光伏器件

本发明属于光伏电池，具体涉及到一种基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法及光伏器件。

背景技术：

1、有机-无机杂化金属卤化钙钛矿太阳能电池(pscs)具有制备工艺简单、成本低、效率高等特点，近年pscs的功率转换效率(pce)已经从3.8％提高到如今的26.1％，但仍远低于其肖克利-奎瑟(shockley–queisser，s-q)极限最大理论效率(>30％)，说明还有着很大的发展空间。

2、然而，在传统的反式器件结构和反溶剂滴涂法中，存在若干问题，如复杂的制备步骤和对环境条件的敏感性，这限制了其在商业化和大规模生产中的应用。根据最近的相关研究，目前主要分为两个流派：反溶剂制备和非反溶剂制备。反溶剂制备方法虽然能够有效控制薄膜形成，但其对环境条件的高度敏感性和复杂的操作过程限制了其工业应用的可行性。另一方面，非反溶剂制备方法，如使用倒置结构和空气中处理等技术，虽然在稳定性和效率上展示了潜力，但仍需进一步优化以达到最佳的性能。

3、使用界面工程调控是调整能级排列、提高器件稳定性的常用手段。最近，科学家们正在尝试在没有湿度控制的空气中制造钙钛矿太阳能电池。wang等人在相对湿度为60±10％的条件下，采用热辐射法制备的钙钛矿太阳能电池的pce为20.8％。但他们使用的两步旋转涂层工艺更复杂，更容易出错。此外，在热辐射下制造器件的成本很高，这是商业化的另一个障碍。gao等人利用真空闪蒸法制备了pce为24.72％的钙钛矿太阳能电池，但其为n-i-p结构，且是在20-30％的湿度下制备。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：所述方法在温度条件为15～20℃、湿度条件为50％～70％的空气环境中进行，包括，

5、碘化锌溶于有机溶剂中搅拌得到zni2溶液，动态旋涂于三维钙钛矿层后进行退火处理，形成pbi2异质结，实现对钙钛矿层的界面处理。

6、作为本发明所述基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法的一种优选方案，其中：所述zni2溶液中zni2的浓度为1～10mm。

7、作为本发明所述基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法的一种优选方案，其中：所述搅拌为常温下搅拌1～3h。

8、作为本发明所述基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法的一种优选方案，其中：所述动态旋涂的旋涂速度为3000～5000r/min。

9、作为本发明所述基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法的一种优选方案，其中：所述退火处理的反应温度为70～120℃，反应时间为5～20min。

10、本发明的再一目的是，提供一种光伏器件。

11、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：应用通过基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法的得到的钙钛矿层为光活性层，所述光伏器件由下至上依次包括，

12、基底、第一电极层、第一传输层、光活性层、第二传输层、阻挡层、第二电极层。

13、作为本发明所述光伏器件的一种优选方案，其中：所述基底为透明玻璃；

14、所述第一电极层为金属氧化物阳极层，材料包括ito或fto中的一种；

15、所述第一传输层为空穴传输层，材料为p型有机半导体材料；

16、所述光活性层为钙钛矿活性层，材料为cs0.05(fa0.98ma0.02)0.95pb(br0.02i0.98)3经过zni2界面处理；

17、所述第二传输层为电子传输层，材料为n型材料；

18、所述阻挡层为空穴阻挡层，材料为bcp；

19、所述第二电极层为金属阴极层，材料为高导电率金属材料。

20、作为本发明所述光伏器件的一种优选方案，其中：所述p型有机半导体材料为[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸，所述n型材料包括[6,6]-苯基-c61-丁酸异甲酯、浴铜灵、pc71bm、c60中的一种或多种，所述高导电率金属材料包括cu、au、ag、al中的一种或多种。

21、本发明的再一目的是，提供一种光伏器件的制备方法。

22、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：所述光伏器件在无湿度控制的空气环境中进行，包括，

23、依次在基底上制作第一电极层，在第一电极层上制作第一传输层，在第一传输层上使用低温溶液退火工艺制备光活性层，再在光活性层上制作第二传输层和阻挡层，在阻挡层上制作第二电极层；

24、其中，所述在第一传输层上使用低温溶液退火工艺制备光活性层包括，

25、在第一传输层上通过一步旋涂法旋涂钙钛矿溶液，退火处理得到钙钛矿层；

26、再通过zni2对钙钛矿层进行界面处理，即得到光活性层。

27、本发明有益效果：

28、(1)本发明提出在空气环境中通过zni2构筑异质结实现对钙钛矿层界面的处理，得到的光活性层应用于光伏器件中，有效优化了能级，提高了载流子传输效率，减少了非辐射复合，因而显著增强了器件的稳定性。

29、(2)本发明所使用的离子化合物—zni2界面处理后，将具有大量缺陷的晶粒表层转化为了pbi2，在减少了由空气接触引起的表面缺陷的同时，还没有引入额外的有机成分或其他钝化剂，并且能观察到晶体界面形貌的明显改善。

30、(3)本发明采用的钙钛矿构筑异质结策略，无需使用额外器皿或设备，工艺简单且经济，可实现大面积、柔性钙钛矿薄膜的制备，有助于促进钙钛矿光伏器件的多样性以及商业化应用。

技术特征：

1.一种基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法，其特征在于：所述方法在温度条件为15～20℃、湿度条件为50％～70％的空气环境中进行，包括，

2.如权利要求1所述的基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法，其特征在于：所述zni2溶液中zni2的浓度为1～10mm。

3.如权利要求1所述的基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法，其特征在于：所述有机溶剂包括异丙醇、乙腈中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法，其特征在于：所述搅拌为常温下搅拌1～3h。

5.如权利要求1所述的基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法，其特征在于：所述动态旋涂的旋涂速度为3000～5000r/min。

6.如权利要求1所述的基于zni2构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法，其特征在于：所述退火处理的反应温度为70～120℃，反应时间为5～20min。

7.一种光伏器件，其特征在于：应用权利要求1～6任一所述的钙钛矿层界面处理方法处理得到的钙钛矿层为光活性层，所述光伏器件由下至上依次包括，

8.如权利要求7所述的光伏器件，其特征在于：所述基底为透明玻璃；

9.如权利要求8所述的光伏器件，其特征在于：所述p型有机半导体材料为[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸，所述n型材料包括[6,6]-苯基-c61-丁酸异甲酯、浴铜灵、pc71bm、c60中的一种或多种，所述高导电率金属材料包括cu、au、ag、al中的一种或多种。

10.如权利要求7～9任一所述的光伏器件的制备方法，其特征在于：所述光伏器件在无湿度控制的空气环境中进行，包括，

技术总结本发明公开了一种基于ZnI<subgt;2</subgt;构筑异质结的钙钛矿层界面处理方法及光伏器件，提出在空气环境中通过ZnI<subgt;2</subgt;构筑异质结实现对钙钛矿层界面的处理，得到的光活性层应用于光伏器件中，有效优化了能级，提高了载流子传输效率，减少了非辐射复合，因而显著增强了器件的稳定性，本发明采用的钙钛矿构筑异质结策略，无需使用额外器皿或设备，工艺简单且经济，可实现大面积、柔性钙钛矿薄膜的制备，有助于促进钙钛矿光伏器件的多样性以及商业化应用。技术研发人员：许利刚,钱为,魏子杰受保护的技术使用者：南京邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23