一种以双三氟甲基磺酰基亚胺钠钝化钙钛矿太阳能电池界面缺陷的方法

摘要

本发明公开了一种以双三氟甲基磺酰基亚胺钠钝化钙钛矿太阳能电池界面缺陷的方法，属于钙钛矿太阳能电池技术领域，包括以下步骤：S1、对刻蚀后的FTO导电玻璃进行清洗，S2、将TiO2量子点溶液均匀铺展在FTO导电玻璃表面，制备成电子传输层，将旋涂好的薄膜转移至马弗炉中在450℃下烧结30min，S3、冷却至室温，在TiO2薄膜上旋涂NaTFSI乙腈溶液。本发明中，采用溶液旋涂法在平面TiO2薄膜上制备一层NaTFSI，用来修饰电子传输层与钙钛矿之间的界面，并将其组装成PSCs，NaTFSI修饰层不仅可以提高钙钛矿薄膜的结晶性，降低钙钛矿薄膜的非辐射复合损失，而且还能优化ETL表面的能级结构，使其与钙钛矿的能级更加匹配，从而加速电子在界面间的提取和传输效率。

说明书

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，具体为一种以双三氟甲基磺酰基亚胺钠钝化钙钛矿太阳能电池界面缺陷的方法。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)被认为是最有前景的新型太阳能电池之一，其光电转换效率(PCE)从首次报道的3.8％迅速提升至目前的25.5％。钙钛矿型晶体(ABX

人在传统的PSCs器件结构中，除了钙钛矿光活性层之外，还有导电玻璃基底，电子传输层(ETL)，空穴传输层(HTL)和金属电极等。其中，ETL可以促进电子的提取，有效降低电子从钙钛矿吸光层跃迁到阳极的能垒，并起到阻挡空穴的作用，其好坏往往是决定PSCs器件性能的主要因素之一。TiO

发明内容

本发明提供的发明目的在于提供一种以双三氟甲基磺酰基亚胺钠钝化钙钛矿太阳能电池界面缺陷的方法，采用溶液旋涂法在平面TiO

为了实现上述效果，本发明提供如下技术方案：一种以双三氟甲基磺酰基亚胺钠钝化钙钛矿太阳能电池界面缺陷的方法，包括以下步骤：

S1、对刻蚀后的FTO导电玻璃进行清洗。

S2、将TiO

S3、冷却至室温，在TiO

S4、旋涂后放入马弗炉中，在450℃条件下，烧结30min，冷却至室温后，转移至等离子清洗仪中，等离子体处理10min。

S5、将处理好的FTO导电玻璃送进手套箱，在NaTFSI界面层上滴加钙钛矿前驱液，制备钙钛矿层。

S6、将薄膜转移到加热台上，在温度为100℃的条件下处理60min。

S7、冷却至室温，取Spiro-OMeTAD溶液铺展在钙钛矿薄膜上进行旋涂，旋涂结束后，置于湿度小于15％的防潮柜中氧化12h。

进一步的，还包括：

防潮柜中氧化12h后，放入高真空镀膜机，在真空度小于6.0×10

进一步的，在所述步骤S1中，对刻蚀后的FTO导电玻璃进行清洗，包括以下步骤：

S101、将刻蚀后的FTO导电玻璃用清洁剂清洗，然后依次置于无水乙醇、丙酮和异丙醇中超声清洗，每次超声清洗30min，取出后用氮气吹干表面残留溶剂。

S102、将吹干后的FTO导电玻璃放入紫外臭氧清洗机中，处理20min，再放入等离子清洗仪清洗5min，取出备用。

进一步的，在所述步骤S2中，旋涂时分别在700rpm的条件下，旋涂5s，在4000rpm的条件下，旋涂20s。

进一步的，在所述步骤S5中，钙钛矿前驱液的制备方法为：

在手套箱中分别称取0.5290g PbI

进一步的，在所述步骤S7中，Spiro-OMeTAD溶液的制备方法为：

在手套箱中称取72.3mg的Spiro-OMeTAD，溶于1mL氯苯中，搅拌至完全溶解后，加入17.5μL LiTFSI溶液和28.8μL4-tBP，搅拌均匀，制得Spiro-OMeTAD溶液。

进一步的，在所述步骤S7中，旋涂时分别在1000rpm的条件下，旋涂10s，在6500rpm的条件下，旋涂20s，在第25s时滴加反溶剂氯苯。

本发明提供了一种以双三氟甲基磺酰基亚胺钠钝化钙钛矿太阳能电池界面缺陷的方法，具备以下有益效果：

本发明中，采用溶液旋涂法在平面TiO

附图说明

图1为一种以双三氟甲基磺酰基亚胺钠钝化钙钛矿太阳能电池界面缺陷的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：请参阅图1，一种以双三氟甲基磺酰基亚胺钠钝化钙钛矿太阳能电池界面缺陷的方法，包括以下步骤：

步骤一、对刻蚀后的FTO导电玻璃进行清洗。

对刻蚀后的FTO导电玻璃进行清洗，包括以下步骤：

101)、将刻蚀后的FTO导电玻璃用清洁剂清洗，然后依次置于无水乙醇、丙酮和异丙醇中超声清洗，每次超声清洗30min，取出后用氮气吹干表面残留溶剂。

102)、将吹干后的FTO导电玻璃放入紫外臭氧清洗机中，处理20min，再放入等离子清洗仪清洗5min，取出备用。

步骤二、将TiO

其中，旋涂时分别在700rpm的条件下，旋涂5s，在4000rpm的条件下，旋涂20s。

步骤三、冷却至室温，在TiO

步骤四、旋涂后放入马弗炉中，在450℃条件下，烧结30min，冷却至室温后，转移至等离子清洗仪中，等离子体处理10min。

步骤五、将处理好的FTO导电玻璃送进手套箱，在NaTFSI界面层上滴加钙钛矿前驱液，制备钙钛矿层。

钙钛矿前驱液的制备方法为：

在手套箱中分别称取0.5290g PbI

步骤六、将薄膜转移到加热台上，在温度为100℃的条件下处理60min。

步骤七、冷却至室温，取Spiro-OMeTAD溶液铺展在钙钛矿薄膜上进行旋涂，旋涂结束后，置于湿度小于15％的防潮柜中氧化12h。

Spiro-OMeTAD溶液的制备方法为：

在手套箱中称取72.3mg的Spiro-OMeTAD，溶于1mL氯苯中，搅拌至完全溶解后，加入17.5μL LiTFSI溶液和28.8μL 4-tBP，搅拌均匀，制得Spiro-OMeTAD溶液。

其中，旋涂时分别在1000rpm的条件下，旋涂10s，在6500rpm的条件下，旋涂20s，在第25s时滴加反溶剂氯苯。

步骤八、防潮柜中氧化12h后，放入高真空镀膜机，在真空度小于6.0×10

对NaTFSI修饰前后TiO

表1：NaTFSI修饰前后TiO

通过表1可知，NaTFSI修饰后的TiO

经过NaTFSI处理后的钙钛矿薄膜变得更加均匀，且具有较大尺寸的晶粒和较少的晶界，NaTFSI的存在会对钙钛矿晶体的生长产生有利的影响，从而改善钙钛矿薄膜的质量，分别对NaTFSI处理前后的器件截面进行分析，可知处理后器件里的钙钛矿颗粒尺寸显著提高，且形成了部分纵向贯穿整个钙钛矿薄膜的晶粒，从而减少了器件中的晶界数目，器件中晶界的减少，意味着载流子复合中心的减少，有利于提升载流子的传输效率，对于提升钙钛矿太阳能电池性能至关重要。

利用NaTFSI界面层修饰二氧化钛ETL不仅可以增大上层钙钛矿晶粒尺寸大小，减少晶界从而降低界面载流子复合，而且NaTFSI修饰后的ETL导电性增强，功函数降低，通过优化NaTFSI面层，实现了器件效率从18.62％至19.83％的显著提升。

本发明中，采用溶液旋涂法在平面TiO

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。