一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法
一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能电池领域，尤其设及一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电 池的制备方法。
【背景技术】
[0002] 巧铁矿型太阳能电池 W其低成本、制备工艺简单等优点受到全世界科学研究者的 广泛关注，成为最具潜力的可再生能源之一。日本Miyasaka等研究人员与2009年首次报道 了具有巧铁矿结构的有机-铅面化物作为光电转化材料。短短几年时间，巧铁矿型太阳能电 池的能量转换效率已经提高到了 15%W上，显示了极具潜力的应用前景。
[0003] 目前巧铁矿薄膜太阳能电池由于其薄膜厚度、材料特性W及制备工艺的限制，其 厚度通常在几百纳米左右，在一定程度上制约了其对可见光的吸收，影响其电流密度的提 高。同时目前对太阳能电池的制备工艺通常采用溶液法等，也在一定程度上制约了其填充 因子。光电流密度和填充因子较低，直接制约着其能量转化效率的进一步提升，为了进一步 提高太阳能电池的能量转换效率，增加其电流密度和填充因子至关重要。
【发明内容】
[0004] 解决的技术问题:针对现有的巧铁矿型太阳能电池厚度大、可见光吸收率差、能量 转化效率较差等缺点，本发明提供一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方 法。
[000引技术方案:一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如 下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将金属纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳D0T:PSS互溶，溶液采用旋涂、喷墨打印或者 卷对卷印刷方法加工在衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到固化的阳极修饰层，其 中金属纳米颗粒、乙醇、P邸0T:PSS的重量比为（1-5): 7:50; (3) 将（1)中的巧铁矿前驱液旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷等方法加工到(2)中的阳 极修饰层上，再于l00°C的氮气中退火化，得到固化的感光层； (4) 将[6,6]-苯基-C61-下酸甲醋采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法加工到（3) 中的感光层上，得到电子传输层； (5) 将有机材料采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法加工到（4)中的电子传输层 上，得到阴极修饰层； (6) 在阴极修饰层上采用蒸锻或者喷墨打印的方法加工阴极电极，即得阴阳极共同修 饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0006]上述所述的步骤(2)中的金属纳米颗粒为Au纳米颗粒或Ag纳米颗粒，衬底为口 0柔 性基底、IT0玻璃基底、AZ0玻璃基底或FT0玻璃基底。
[0007] 上述所述的步骤(2)中阳极修饰层的厚度为40-50nm。
[000引上述所述的步骤(3)中的感光层的厚度为200-300nm。
[0009]上述所述的步骤(4)中的电子传输层的厚度为40-50nm。
[0010] 上述所述的步骤巧）中的有机材料为4,7-二苯基-1,10-菲喫嘟或2，9-二甲基-4 7-二苯基-1,10-菲日罗嘟。
[0011]上述所述的步骤巧）中的阴极修饰层的厚度为5-lOnm。
[001引上述所述的步骤(6)中的阴极电极为Ag、Al或Au，厚度为60-100nm。
[0013] 有益效果：本发明提供的一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方 法，具有W下有益效果： 1. 本发明通过对传统的阳D0T:PSS渗杂Ag、Au金属纳米颗粒，增加巧铁矿太阳能电池中 空穴传输层对空穴的抽取，实现电池器件电流的增强； 2. 本发明采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法，用有机材料制备得到的阴极修饰 层修饰阴极电极，在一定程度上很好的提高了巧铁矿电池器件的填充因子，进而实现了器 件效率的提高； 3. 采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法加工巧铁矿型太阳能电池，相比传统的高 溫退火制备工艺，具有制备工艺简单、制备溫度低等优点，有利于大幅度降低有机太阳能电 池的成本。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明制备得到的阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] W下实施例中使用的IT0玻璃基底和IT0柔性基底购于中国南玻集团股份有限公 司，P抓0T:PSS购于德国的化raeus公司，舰化铅、甲基舰化胺、[6,6]-苯基-C61-下酸甲醋， 4,7-二苯基-1,10-菲喫嘟、2, 9-二甲基-4 7-二苯基-1 10-菲喫嘟和Ag购于百灵威科技有 限公司。
[0016] 实施例1 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿的固化的 阳极修饰层，其中Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T: PSS的重量比为3:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小 为4〇-50nm; (3) 将（1)中的巧铁矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； 巧)将4，7-二苯基-1，10-菲卿林溶解在乙醇中，审喊浓度为0.5mg/血的溶液，将溶液通 过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度为lOnm的阴极修饰 层； (6)在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0017]实施例2 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿的固化的 阳极修饰层，其中Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T: PSS的重量比为3:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小 为4〇-50nm; (3) 将（1)中的巧铁矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； 巧)将2, 9-二甲基-4, 7-二苯基-1，10-菲日罗嘟溶解在乙醇中，制成浓度为0.5mg/mL 的溶液，将溶液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度 为lOnm的阴极修饰层； (6)在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[001引 实施例3 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿的固化的 阳极修饰层，Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T:PSS的重量比为3:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小为 40-50nm; (3) 将（1)中的钩钥:矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l00°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； (5) 将4,7-二苯基-1,10-菲日罗嘟溶解在乙醇中，制成浓度为Img/mL的溶液，通过在 400化pm的转速下旋转40s加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度为lOnm的阴极修饰层； (6) 在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0019] 实施例4 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿 的固化的 阳极修饰层，Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T:PSS的重量比为3:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小为 40-50nm; (3) 将（1)中的钩钥:矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； 巧）将4，7-二苯基-1，10-菲喫嘟溶解在乙醇中，制成浓度为0.9mg/mL的溶液，通过在 400化pm的转速下旋转40s加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度为lOnm的阴极修饰层； (6)在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0020] 实施例5 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿的固化的 阳极修饰层，Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T:PSS的重量比为1:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小为 40-50nm; (3) 将（1)中的钩钥:矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； 巧)将4，7-二苯基-1，10-菲卿林溶解在乙醇中，审喊浓度为0.5mg/血的溶液，将溶液通 过在4000rpm的转速下旋转40秒加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度为lOnm的阴极修 饰层； (6)在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0021 ] 实施例6 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿的固化的 阳极修饰层，Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T:PSS的重量比为5:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小为 40-50nm; (3) 将（1)中的巧铁矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； 巧)将4，7-二苯基-1，10-菲卿林溶解在乙醇中，审喊浓度为0.5mg/血的溶液，将溶液通 过在4000rpm的转速下旋转40秒加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度为lOnm的阴极修 饰层； (6)在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0022] 对比例1 一种巧铁矿型太阳能电池的制备方法，该制备方法的制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭和的氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌化，制成30wt%的 巧铁矿二甲基甲酯胺溶液； (2) 将阳DOT:PSS溶液在转速为4500巧m下旋转40s旋涂在ITO玻璃基底上，再在100°C， 于空气中退火20min，形成固化的厚度为50nm的阳极修饰层； (3) 将(1)中得到的巧铁矿二甲基甲酯胺溶液在转速为4000rpm下旋转40s旋涂在(2)中 得到的阳极修饰层上，再在l〇〇°C下退火处理，得到均匀固化的厚度为300nm的感光层； (4) 将[6,6]-苯基-C61-下酸甲醋在转速为2000巧m下旋转40s旋涂在(3)中得到的感光 层上，得到均匀的厚度为50nm的电子传输层； 巧)在(4)中得到的电子传输层上采用蒸锻的方法加工厚度为l(K)nm的Ag阴极电极，即 得巧铁矿型太阳能电池。
[0023] 上述述实施例1~实施例6 W及对比例1的巧铁矿型太阳能电池在光照强度为 AM1.5G下的的技术性能指标，其检测结果如下：
对比实施例1和实施例2可知，阴极修饰采用4,7-二苯基-1,10-菲喫嘟或者2, 9-二甲 基-4 7-二苯基-1 10-菲喫嘟都具有较好的光伏特性。对比实施例1、3、4可知，当4,7-二苯 基-1,10-菲喫嘟溶解在乙醇中浓度为0.5mg/ml时，具有较好的光伏特性，4,7-二苯基-1， 10-菲喫嘟的加入量较少时，电流没有很好的提升，加入量较多时，填充因子会受到影响。对 比实施例1、5、6可知，当Ag纳米颗粒、乙醇、P抓OT:PSS的重量比为3:7:50时，巧铁矿电池器 件的具有最优的光电流和较好的填充因子，从而具有较好的能量转化效率。对比实施例1和 对比例1可知，采用阴阳极共修饰后制备得到的太阳能电池具有很好的光电流和填充因子， 进而能量转换效率得到很好的改善，具有突出的光伏特性。
【主权项】
1. 一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其特征在于制备步骤如 下： (1) 将甲基碘化铵、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酰胺中，搅拌5h，制成30wt%的钙 钛矿前驱液； (2) 将金属纳米颗粒溶于乙醇中后，再与PEDOT:PSS互溶，溶液采用旋涂、喷墨打印或者 卷对卷印刷方法加工在衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到固化的阳极修饰层，其 中金属纳米颗粒、乙醇、PED0T:PSS的重量比为（l-5):7:50; (3 )将（1)中的钙钛矿前驱液旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷等方法加工到（2 )中的阳 极修饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火lh，得到固化的感光层； (4) 将[6，6]_苯基-C61-丁酸甲酯采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法加工到（3) 中的感光层上，得到电子传输层； (5) 将有机材料采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法加工到（4)中的电子传输层 上，得到阴极修饰层； (6) 在阴极修饰层上采用蒸镀或者喷墨打印的方法加工阴极电极，即得阴阳极共同修 饰的钙钛矿型太阳能电池。2. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(2)中的金属纳米颗粒为Au纳米颗粒或Ag纳米颗粒，衬底为ITO柔性基 底、ITO玻璃基底、AZO玻璃基底或FTO玻璃基底。3. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(2)中阳极修饰层的厚度为40-50nm。4. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(3)中的感光层的厚度为200-300nm。5. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(4)中的电子传输层的厚度为40-50nm。6. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(5)中的有机材料为4,7_二苯基-1,10-菲啰啉或2，9-二甲基-4 7-二 苯基-1,10-菲啰啉。7. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(5)中的阴极修饰层的厚度为5-10nm。8. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(6)中的阴极电极为Ag、Al或Au，厚度为60-100nm。
【专利摘要】本发明提供一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下：将甲基碘化铵、氯化铅溶于二甲基甲酰胺中，制成钙钛矿前驱液；将金属纳米颗粒溶于乙醇中后，再与PEDOT:PSS互溶，然后加工在衬底上，再退火得到固化的阳极修饰层；将钙钛矿前驱液加工到阳极修饰层上，再退火得到固化的感光层；将[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯加工到感光层上，得到电子传输层；将有机材料加工到电子传输层上，得到阴极修饰层；在阴极修饰层上加工阴极电极，即得阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池。本发明制备得到的钙钛矿型太阳能电池能量转换效率高，光伏特性好。
【IPC分类】H01L51/44, H01L51/48, H01L51/42
【公开号】CN105489769
【申请号】CN201610005285
【发明人】廖良生, 王照奎, 李萌
【申请人】苏州大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月7日
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能电池领域，尤其设及一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电 池的制备方法。
【背景技术】
[0002] 巧铁矿型太阳能电池 W其低成本、制备工艺简单等优点受到全世界科学研究者的 广泛关注，成为最具潜力的可再生能源之一。日本Miyasaka等研究人员与2009年首次报道 了具有巧铁矿结构的有机-铅面化物作为光电转化材料。短短几年时间，巧铁矿型太阳能电 池的能量转换效率已经提高到了 15%W上，显示了极具潜力的应用前景。
[0003] 目前巧铁矿薄膜太阳能电池由于其薄膜厚度、材料特性W及制备工艺的限制，其 厚度通常在几百纳米左右，在一定程度上制约了其对可见光的吸收，影响其电流密度的提 高。同时目前对太阳能电池的制备工艺通常采用溶液法等，也在一定程度上制约了其填充 因子。光电流密度和填充因子较低，直接制约着其能量转化效率的进一步提升，为了进一步 提高太阳能电池的能量转换效率，增加其电流密度和填充因子至关重要。
【发明内容】
[0004] 解决的技术问题:针对现有的巧铁矿型太阳能电池厚度大、可见光吸收率差、能量 转化效率较差等缺点，本发明提供一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方 法。
[000引技术方案:一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如 下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将金属纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳D0T:PSS互溶，溶液采用旋涂、喷墨打印或者 卷对卷印刷方法加工在衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到固化的阳极修饰层，其 中金属纳米颗粒、乙醇、P邸0T:PSS的重量比为（1-5): 7:50; (3) 将（1)中的巧铁矿前驱液旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷等方法加工到(2)中的阳 极修饰层上，再于l00°C的氮气中退火化，得到固化的感光层； (4) 将[6,6]-苯基-C61-下酸甲醋采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法加工到（3) 中的感光层上，得到电子传输层； (5) 将有机材料采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法加工到（4)中的电子传输层 上，得到阴极修饰层； (6) 在阴极修饰层上采用蒸锻或者喷墨打印的方法加工阴极电极，即得阴阳极共同修 饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0006]上述所述的步骤(2)中的金属纳米颗粒为Au纳米颗粒或Ag纳米颗粒，衬底为口 0柔 性基底、IT0玻璃基底、AZ0玻璃基底或FT0玻璃基底。
[0007] 上述所述的步骤(2)中阳极修饰层的厚度为40-50nm。
[000引上述所述的步骤(3)中的感光层的厚度为200-300nm。
[0009]上述所述的步骤(4)中的电子传输层的厚度为40-50nm。
[0010] 上述所述的步骤巧）中的有机材料为4,7-二苯基-1,10-菲喫嘟或2，9-二甲基-4 7-二苯基-1,10-菲日罗嘟。
[0011]上述所述的步骤巧）中的阴极修饰层的厚度为5-lOnm。
[001引上述所述的步骤(6)中的阴极电极为Ag、Al或Au，厚度为60-100nm。
[0013] 有益效果：本发明提供的一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方 法，具有W下有益效果： 1. 本发明通过对传统的阳D0T:PSS渗杂Ag、Au金属纳米颗粒，增加巧铁矿太阳能电池中 空穴传输层对空穴的抽取，实现电池器件电流的增强； 2. 本发明采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法，用有机材料制备得到的阴极修饰 层修饰阴极电极，在一定程度上很好的提高了巧铁矿电池器件的填充因子，进而实现了器 件效率的提高； 3. 采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法加工巧铁矿型太阳能电池，相比传统的高 溫退火制备工艺，具有制备工艺简单、制备溫度低等优点，有利于大幅度降低有机太阳能电 池的成本。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明制备得到的阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] W下实施例中使用的IT0玻璃基底和IT0柔性基底购于中国南玻集团股份有限公 司，P抓0T:PSS购于德国的化raeus公司，舰化铅、甲基舰化胺、[6,6]-苯基-C61-下酸甲醋， 4,7-二苯基-1,10-菲喫嘟、2, 9-二甲基-4 7-二苯基-1 10-菲喫嘟和Ag购于百灵威科技有 限公司。
[0016] 实施例1 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿的固化的 阳极修饰层，其中Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T: PSS的重量比为3:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小 为4〇-50nm; (3) 将（1)中的巧铁矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； 巧)将4，7-二苯基-1，10-菲卿林溶解在乙醇中，审喊浓度为0.5mg/血的溶液，将溶液通 过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度为lOnm的阴极修饰 层； (6)在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0017]实施例2 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿的固化的 阳极修饰层，其中Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T: PSS的重量比为3:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小 为4〇-50nm; (3) 将（1)中的巧铁矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； 巧)将2, 9-二甲基-4, 7-二苯基-1，10-菲日罗嘟溶解在乙醇中，制成浓度为0.5mg/mL 的溶液，将溶液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度 为lOnm的阴极修饰层； (6)在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[001引 实施例3 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿的固化的 阳极修饰层，Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T:PSS的重量比为3:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小为 40-50nm; (3) 将（1)中的钩钥:矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l00°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； (5) 将4,7-二苯基-1,10-菲日罗嘟溶解在乙醇中，制成浓度为Img/mL的溶液，通过在 400化pm的转速下旋转40s加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度为lOnm的阴极修饰层； (6) 在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0019] 实施例4 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿 的固化的 阳极修饰层，Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T:PSS的重量比为3:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小为 40-50nm; (3) 将（1)中的钩钥:矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； 巧）将4，7-二苯基-1，10-菲喫嘟溶解在乙醇中，制成浓度为0.9mg/mL的溶液，通过在 400化pm的转速下旋转40s加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度为lOnm的阴极修饰层； (6)在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0020] 实施例5 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿的固化的 阳极修饰层，Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T:PSS的重量比为1:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小为 40-50nm; (3) 将（1)中的钩钥:矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； 巧)将4，7-二苯基-1，10-菲卿林溶解在乙醇中，审喊浓度为0.5mg/血的溶液，将溶液通 过在4000rpm的转速下旋转40秒加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度为lOnm的阴极修 饰层； (6)在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0021 ] 实施例6 一种阴阳极共同修饰的巧铁矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌5h，制成30wt%的巧 铁矿前驱液； (2) 将Ag纳米颗粒溶于乙醇中后，再与阳DOT:PSS互溶，溶液通过在4500巧m的转速下 旋转40s加工在口 0玻璃衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到厚度为50皿的固化的 阳极修饰层，Ag纳米颗粒、乙醇、P抓0T:PSS的重量比为5:7:50，Ag纳米颗粒的粒径大小为 40-50nm; (3) 将（1)中的巧铁矿前驱液通过在4000rpm的转速下旋转40s加工在(2)中的阳极修 饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火化，得到厚度为300nm的固化的感光层； (4) 将[6，6]-苯基-C61-下酸甲醋通过在2000巧m的转速下旋转40s加工在(3)中的感 光层上，得到厚度为50nm的电子传输层； 巧)将4，7-二苯基-1，10-菲卿林溶解在乙醇中，审喊浓度为0.5mg/血的溶液，将溶液通 过在4000rpm的转速下旋转40秒加工在(4)中的电子传输层上，得到厚度为lOnm的阴极修 饰层； (6)在阴极修饰层上采用蒸锻的方法加工厚度为lOOnm的Ag阴极电极，即得阴阳极共同 修饰的巧铁矿型太阳能电池。
[0022] 对比例1 一种巧铁矿型太阳能电池的制备方法，该制备方法的制备步骤如下： (1) 将甲基舰化锭和的氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酯胺中，揽拌化，制成30wt%的 巧铁矿二甲基甲酯胺溶液； (2) 将阳DOT:PSS溶液在转速为4500巧m下旋转40s旋涂在ITO玻璃基底上，再在100°C， 于空气中退火20min，形成固化的厚度为50nm的阳极修饰层； (3) 将(1)中得到的巧铁矿二甲基甲酯胺溶液在转速为4000rpm下旋转40s旋涂在(2)中 得到的阳极修饰层上，再在l〇〇°C下退火处理，得到均匀固化的厚度为300nm的感光层； (4) 将[6,6]-苯基-C61-下酸甲醋在转速为2000巧m下旋转40s旋涂在(3)中得到的感光 层上，得到均匀的厚度为50nm的电子传输层； 巧)在(4)中得到的电子传输层上采用蒸锻的方法加工厚度为l(K)nm的Ag阴极电极，即 得巧铁矿型太阳能电池。
[0023] 上述述实施例1~实施例6 W及对比例1的巧铁矿型太阳能电池在光照强度为 AM1.5G下的的技术性能指标，其检测结果如下：
对比实施例1和实施例2可知，阴极修饰采用4,7-二苯基-1,10-菲喫嘟或者2, 9-二甲 基-4 7-二苯基-1 10-菲喫嘟都具有较好的光伏特性。对比实施例1、3、4可知，当4,7-二苯 基-1,10-菲喫嘟溶解在乙醇中浓度为0.5mg/ml时，具有较好的光伏特性，4,7-二苯基-1， 10-菲喫嘟的加入量较少时，电流没有很好的提升，加入量较多时，填充因子会受到影响。对 比实施例1、5、6可知，当Ag纳米颗粒、乙醇、P抓OT:PSS的重量比为3:7:50时，巧铁矿电池器 件的具有最优的光电流和较好的填充因子，从而具有较好的能量转化效率。对比实施例1和 对比例1可知，采用阴阳极共修饰后制备得到的太阳能电池具有很好的光电流和填充因子， 进而能量转换效率得到很好的改善，具有突出的光伏特性。
【主权项】
1. 一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其特征在于制备步骤如 下： (1) 将甲基碘化铵、氯化铅按摩尔比3:1溶于二甲基甲酰胺中，搅拌5h，制成30wt%的钙 钛矿前驱液； (2) 将金属纳米颗粒溶于乙醇中后，再与PEDOT:PSS互溶，溶液采用旋涂、喷墨打印或者 卷对卷印刷方法加工在衬底上，再于100°C的空气中退火20min，得到固化的阳极修饰层，其 中金属纳米颗粒、乙醇、PED0T:PSS的重量比为（l-5):7:50; (3 )将（1)中的钙钛矿前驱液旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷等方法加工到（2 )中的阳 极修饰层上，再于l〇〇°C的氮气中退火lh，得到固化的感光层； (4) 将[6，6]_苯基-C61-丁酸甲酯采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法加工到（3) 中的感光层上，得到电子传输层； (5) 将有机材料采用旋涂、喷墨打印或者卷对卷印刷方法加工到（4)中的电子传输层 上，得到阴极修饰层； (6) 在阴极修饰层上采用蒸镀或者喷墨打印的方法加工阴极电极，即得阴阳极共同修 饰的钙钛矿型太阳能电池。2. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(2)中的金属纳米颗粒为Au纳米颗粒或Ag纳米颗粒，衬底为ITO柔性基 底、ITO玻璃基底、AZO玻璃基底或FTO玻璃基底。3. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(2)中阳极修饰层的厚度为40-50nm。4. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(3)中的感光层的厚度为200-300nm。5. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(4)中的电子传输层的厚度为40-50nm。6. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(5)中的有机材料为4,7_二苯基-1,10-菲啰啉或2，9-二甲基-4 7-二 苯基-1,10-菲啰啉。7. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(5)中的阴极修饰层的厚度为5-10nm。8. 根据权利要求1所述的一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其 特征在于:所述步骤(6)中的阴极电极为Ag、Al或Au，厚度为60-100nm。
【专利摘要】本发明提供一种阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下：将甲基碘化铵、氯化铅溶于二甲基甲酰胺中，制成钙钛矿前驱液；将金属纳米颗粒溶于乙醇中后，再与PEDOT:PSS互溶，然后加工在衬底上，再退火得到固化的阳极修饰层；将钙钛矿前驱液加工到阳极修饰层上，再退火得到固化的感光层；将[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯加工到感光层上，得到电子传输层；将有机材料加工到电子传输层上，得到阴极修饰层；在阴极修饰层上加工阴极电极，即得阴阳极共同修饰的钙钛矿型太阳能电池。本发明制备得到的钙钛矿型太阳能电池能量转换效率高，光伏特性好。
【IPC分类】H01L51/44, H01L51/48, H01L51/42
【公开号】CN105489769
【申请号】CN201610005285
【发明人】廖良生, 王照奎, 李萌
【申请人】苏州大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月7日
最新回复(0)