一种微米级钙钛矿厚膜及其制备方法和应用、双面钙钛矿太阳电池

本发明涉及钙钛矿太阳电池，尤其涉及一种微米级钙钛矿厚膜及其制备方法和应用、双面钙钛矿太阳电池。

背景技术：

1、近年来钙钛矿太阳电池的功率转换效率持续飙升，但仍有足够的空间通过新的概念进一步提高。提高效率和降低生产成本的一种有效方法是制造双面的太阳电池，它可以将电池前后两侧的太阳光吸收转化为电能。然而，双面钙钛矿太阳电池的发展面临很大的挑战，光学损失是双面钙钛矿太阳电池效率损失的主要来源，因为双面器件的光路管理比单面器件复杂。主要的光学损耗包括来自器件两个表面的反射，电极和电荷传输层的寄生吸收，以及钙钛矿吸光层的不完全光吸收。减轻光损耗可以显著提高光电流，这是双面钙钛矿太阳电池功率增益的主要途径。钙钛矿的光吸收分析表明，需要最小厚度约为800nm，才能获得近95％的可用光。而在高效单面钙钛矿太阳电池中，钙钛矿吸收体的厚度主要为500～700nm。不透明金属电极(如au、ag和cu)的高光学反射有效地增加了钙钛矿吸收层中光子的光路，从而促进了光的吸收。相比之下，双面钙钛矿太阳电池的透明电极允许未被吸收的光通过，而不是反射回钙钛矿层。因此，为了最大限度地提高钙钛矿的光吸收，并实现提供高输出功率密度的潜力，双面钙钛矿太阳电池需要比单面太阳电池更厚的吸收层厚度。制备高质量微米厚钙钛矿层的技术进步将有助于满足高效双面钙钛矿太阳电池的这一要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微米级钙钛矿厚膜及其制备方法和应用、双面钙钛矿太阳电池，本发明所述制备方法制备得到钙钛矿膜的膜厚为微米级且结晶良好、形貌优良，进而提高双面钙钛矿太阳电池的光电转换效率。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种微米级钙钛矿厚膜的制备方法，包括以下步骤：

4、将pbi2和有机溶剂混合，得到pbi2前驱液；

5、将fax、max和异丙醇混合，得到混合液；

6、在基底表面第一旋涂所述pbi2前驱液后，在异丙醇氛围中进行熏蒸，第二旋涂所述混合液，进行退火处理，得到所述微米级钙钛矿厚膜；

7、所述有机溶剂为体积比为(4～9)：1的dmf和dmso的混合液；所述微米级钙钛矿厚膜的厚度为1～1.6μm；

8、所述微米级钙钛矿厚膜的材料为apbx3，a为ma和fa；x为卤素。

9、优选的，所述pbi2前驱液中pbi2的浓度为1.7～2.5mol/l；

10、所述混合液中fax的浓度为0.5～1.2mol/l，max的浓度为0.02～0.1mol/l。

11、优选的，所述混合液中还包括csx；所述混合液中csx的浓度为0.005～0.02mol/l。

12、优选的，所述第一旋涂的转速为1000～4000rpm，时间为30s。

13、优选的，所述熏蒸的温度为50～150℃，时间为10～150s。

14、优选的，所述第二旋涂的转速为3000rpm，时间为30s

15、优选的，所述退火的温度为100～150℃，保温时间为10～50min。

16、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的微米级钙钛矿厚膜。

17、本发明还提供了上述技术方案所述的微米级钙钛矿厚膜在双面钙钛矿太阳电池中的应用。

18、本发明还提供了一种双面钙钛矿太阳电池，包括正式结构或反式结构；

19、所述正式结构包括依次层叠设置的导电玻璃、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、透明电极和ag层；

20、所述反式结构包括依次层叠设置的导电玻璃、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、透明电极和ag层；

21、所述钙钛矿层为上述技术方案所述的微米级钙钛矿厚膜。

22、本发明提供了一种微米级钙钛矿厚膜的制备方法，包括以下步骤：将pbi2和有机溶剂混合，得到pbi2前驱液；将fax、max和异丙醇混合，得到混合液；在基底表面第一旋涂所述pbi2前驱液后，在异丙醇氛围中进行熏蒸，第二旋涂所述混合液，进行退火处理，得到所述微米级钙钛矿厚膜；所述有机溶剂为体积比为(4～9)：1的dmf和dmso的混合液；所述微米级钙钛矿厚膜的厚度为1～1.6μm；所述微米级钙钛矿厚膜的材料为apbx3，a为ma和fa；x为卤素。本发明通过调控有机溶剂中dmf和dmso的比例，能够提高pbi2的溶解度；同时，生成适量的中间相，有利于第二步转变为钙钛矿。在异丙醇氛围熏蒸能够快速提取dmf和dmso，形成多孔隙碘化铅模板，有利于与第二步的铵盐溶液充分反应。同时异丙醇与碘化铅之间存在氢键相互作用，能够促进纯相apbi3的形成，进而获得一种微米级厚且结晶良好、形貌优良的钙钛矿膜。并且本发明的制备方法简单、易重复、对环境要求低。将上述微米级钙钛矿厚膜应用到双面钙钛矿太阳电池结构中，提高了双面钙钛矿太阳电池的光吸收和转换效率。

技术特征：

1.一种微米级钙钛矿厚膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述pbi2前驱液中pbi2的浓度为1.7～2.5mol/l；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中还包括csx；所述混合液中csx的浓度为0.005～0.02mol/l。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一旋涂的转速为1000～4000rpm，时间为30s。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述熏蒸的温度为50～150℃，时间为10～150s。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二旋涂的转速为3000rpm，时间为30s。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为100～150℃，保温时间为10～50min。

8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备得到的微米级钙钛矿厚膜。

9.权利要求8所述的微米级钙钛矿厚膜在双面钙钛矿太阳电池中的应用。

10.一种双面钙钛矿太阳电池，其特征在于，包括正式结构或反式结构；

技术总结本发明涉及钙钛矿太阳电池技术领域，尤其涉及一种微米级钙钛矿厚膜及其制备方法和应用、双面钙钛矿太阳电池。本发明将PbI<subgt;2</subgt;和有机溶剂混合，得到PbI<subgt;2</subgt;前驱液；将FAX、MAX和异丙醇混合，得到混合液；在基底表面第一旋涂所述PbI<subgt;2</subgt;前驱液后，在异丙醇氛围中进行熏蒸，第二旋涂所述混合液，进行退火处理，得到所述微米级钙钛矿厚膜；所述有机溶剂为体积比为(4～9)：1的DMF和DMSO的混合液；所述微米级钙钛矿厚膜的厚度为1～1.6μm；所述微米级钙钛矿厚膜的材料为APbX<subgt;3</subgt;，A为MA和FA；X为卤素。本发明制备得到钙钛矿膜的膜厚为微米级且结晶良好、形貌优良，进而提高双面钙钛矿太阳电池的光电转换效率。技术研发人员：蔡墨朗,陈洁琼,戴松元,李星受保护的技术使用者：华北电力大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5