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专利号: 2020105982384
申请人: 武汉工程大学
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:2024-08-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高性能钙钛矿电池,其特征在于,所述钙钛矿太阳能电池的结构从下至上包括透明导电衬底、电子传输层、界面钝化层、钙钛矿光敏活性层、空穴传输层以及金属电极;或者所述钙钛矿太阳能电池从下至上包括透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿光敏活性层、界面钝化层、空穴传输层以及金属电极;

所述界面钝化层为n型Fe2‑xMgxO3薄膜材料,其中0≤x≤0.2,厚度30~40nm。

2.根据权利要求1所述的高性能钙钛矿电池,其特征在于,所述透明导电衬底为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃或镀有ITO的柔性透明塑料。

3.根据权利要求1所述的高性能钙钛矿电池,其特征在于,所述电子传输层为SnO2薄膜,为水溶液法制备的SnO2薄膜或SnO2量子点薄膜。

4.根据权利要求3所述的高性能钙钛矿电池,其特征在于,水溶液法制备的SnO2薄膜的制备方法为:将SnO2水分散液用超纯水进行稀释并且彻夜搅拌进行混合,采用旋涂法将其涂在导电衬底上,在空气中退火得到。

5.根据权利要求3所述的高性能钙钛矿电池,其特征在于,所述SnO2量子点薄膜的制备方法为:将SnCl2·2H2O和硫脲溶于去离子水中,室温下搅拌1‑2天,得到澄清黄色溶液,其旋涂在导电衬底上,在空气中退火得到。

6.根据权利要求1所述的高性能钙钛矿电池,其特征在于,所述钙钛矿光敏活性层为CH3NH3PbI3材料或(CsPbI3)0.05(FAPbI3)0.83(MAPbBr3)0.12三元混合钙钛矿材料。

7.根据权利要求1所述的高性能钙钛矿电池,其特征在于,所述空穴传输层为Spiro‑OMeTAD;所述金属电极为Au电极或Ag电极或Cu电极。

8.根据权利要求1所述的高性能钙钛矿电池,其特征在于,所述Fe2‑xMgxO3薄膜材料的制备方法为:.

a)合成Fe2‑xMgxO3纳米颗粒:将FeCl3 6H2O和MgCl2按化学计量比溶于去离子水中,搅拌溶解后,加入氨水,再搅拌充分后转入高压反应釜进行水热反应,反应结束后分离出固体产品,经清洗、干燥得到粉末材料,将粉末材料退火处理得到Fe2‑xMgxO3纳米颗粒;

b)采用溶液法制备Fe2‑xMgxO3薄膜:将步骤a)所制备的Fe2‑xMgxO3纳米颗粒超声分散于甲醇或氯苯中,得到浓度为0.1~1.0mg/mL的混合液,在空气或惰性气体环境下将所得混合液采用直接旋涂法或反溶剂法制备成Fe2‑xMgxO3薄膜; 该Fe2‑xMgxO3薄膜作为钝化层钝化电子传输层/钙钛矿光敏活性层或空穴传输层/钙钛矿光敏活性层间界面。

9.根据权利要求8所述的高性能钙钛矿电池,其特征在于,步骤a)所述水热反应条件为:水热反应温度为200℃,水热反应时间为5h;

步骤a)所述退火处理工艺条件为:300℃下退火3h。

10.一种权利要求1‑9任一所述的高性能钙钛矿电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)在透明导电衬底上制备电子传输层,然后放入紫外臭氧清洗仪中紫外臭氧处理;

2)在电子传输层上制备Fe2‑xMgxO3薄膜作为界面钝化层;

3)在惰性气体保护下,在Fe2‑xMgxO3薄膜表面制备钙钛矿光敏活性层;

4)用旋涂的方法在钙钛矿光敏活性层表面制备空穴传输层;

5)最后在空穴传输层表面蒸镀金属电极,得到平面结构高性能钙钛矿电池;或者

1)在透明导电衬底上制备电子传输层,然后放入紫外臭氧清洗仪中紫外臭氧处理;

2)在惰性气体保护下,在电子传输层上表面上制备钙钛矿光敏活性层;

3)在钙钛矿光敏活性层上制备Fe2‑xMgxO3薄膜作为界面钝化层;

4)用旋涂的方法在Fe2‑xMgxO3薄膜表面制备空穴传输层;

5)最后在空穴传输层表面蒸镀金属电极,得到平面结构高性能钙钛矿电池。