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专利号: 2018110201575
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、以碘化铅、甲脒基碘和碘化铯为溶质,以γ-丁内酯、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺为三元混合溶剂制备混合溶液;其中γ-丁内酯、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为:(0-1):(0.4~1):(0~4);将混合溶液搅拌均匀并过滤得到钙钛矿前驱液;

S2、清洗并干燥FTO玻璃基底;

S3、在FTO玻璃基底上留出蒸镀电极正极位置,固定在器皿内,在FTO玻璃基底上制备TiO2电子传输层;

S4、将钙钛矿前驱液涂布在TiO2电子传输层上,制得钙钛矿吸收层;

S5、在钙钛矿吸收层上制备Spiro-OMeTAD空穴传输层;

S6、在Spiro-OMeTAD空穴传输层和FTO玻璃基底上蒸镀电极,制得三元混合溶剂钙钛矿太阳电池。

2.根据权利要求1所述的一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤S1中,溶质碘化铅、甲脒基碘和碘化铯的摩尔比为1:(0.85~1):(0~0.15);将溶质按照1.1~1.3mol/L的浓度溶解在三元混合溶剂中;混合溶液搅拌温度为55~65℃。

3.根据权利要求1所述的一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤S2中,分别以丙酮、异丙醇、乙醇和超纯水作为清洗液超声清洗FTO玻璃基底,每类清洗液清洗时间>20min;FTO玻璃基底清洗后,用氮气吹干备用。

4.根据权利要求1所述的一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤S3中,紫外臭氧处理FTO玻璃基底10~15min后留出蒸镀电极正极位置;制备TiO2电子传输层的具体步骤为:将稀释后的TiCl4淹没FTO玻璃基底后恒温反应,在FTO玻璃基底上沉积出TiO2电子传输层。

5.根据权利要求4所述的一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,稀释TiCl4时,TiCl4溶液温度保持为0℃,稀释至TiCl4和水的体积比为(0.02~0.0225):1;

恒温反应温度为65~75℃,反应时间为50~60min。

6.根据权利要求1所述的一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤S4中,制备钙钛矿传输层的具体步骤为:清洗涂布有TiO2电子传输层的FTO玻璃基底后进行第一次退火处理和紫外臭氧处理,移取钙钛矿前驱液通过旋涂法均匀涂布在TiO2电子传输层上,钙钛矿前驱液用量与TiO2电子传输层的面积关系为9.6~11μL/cm2;旋涂后进行第二次退火处理并冷却,制得钙钛矿吸收层。

7.根据权利要求6所述的一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤S4中,第一次退火处理温度为180~200℃,时间20~30min;紫外臭氧处理时间为5~

10min;旋涂工艺分为两个阶段,依次为1000~2000rmp,5~15s和3500~4500rpm,35~45s;

在距离第二阶段结束剩于20~25s时,滴加100~150μL氯苯在钙钛矿前驱液表面;第二次退火处理温度为100~160℃,时间为10~60min;退火后冷却至室温。

8.根据权利要求2所述的一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤S5中,将Spiro-OMeTAD溶液通过旋涂工艺涂布在钙钛矿吸收层,Spiro-OMeTAD溶液用2

量与钙钛矿薄膜面积关系为8~9.6μL/cm ,旋涂工艺分为两个阶段:2000~4000rmp,0s和

5000~6000rpm,25~50s;旋涂后避光干燥保存5~6h,制得Spiro-OMeTAD空穴传输层。

9.根据权利要求8所述的一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤S5中,Spiro-OMeTAD溶液的制备过程为:将Spiro-OMeTAD的氯苯溶液、Li-TFSI溶液和tBP按照体积比500:(8~14):(15~21)混合,制得混合溶液,其中Spiro-OMeTAD的氯苯溶液的浓度为0.45~0.90mg/mL,Li-TFSL的浓度为170~520mg/mL;将混合溶液常温避光搅拌5~6h,过滤后得到Spiro-OMeTAD溶液。

10.根据权利要求2所述的一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤S6中,在蒸发舱室内蒸镀厚度为100~120nm的Au电极。