基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用
专利汇可以提供基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基于聚苯胺和 氧 化锌光活化层的全无机 钙 钛 矿 太阳能 电池 及其制备方法和应用，具体是利用有机P型聚苯胺作为 电子 给体，无机N型氧化锌作为电子受体，通过复合形成有机-无机杂化 异质结 ，用于吸收长波段太阳 光激发 光生载流子，并在P-N节处发生电荷分离，产生 光电效应 。本发明利用聚苯胺/氧化锌有机-无机杂化光活化层吸光范围宽、能带结构可调、空穴提取能 力 强的优势，大幅度拓宽全无机CsPbBr3 钙钛矿 太阳能电池 的 光谱 响应范围和抑制电荷复合，从而提升电池的光电转换效率。本发明所述聚苯胺/氧化锌有机-无机杂化光活化层的吸光范围宽、 稳定性 好、制备方法简便易行、成本低廉。，下面是基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
1.基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1) 将苯胺单体溶解在HCl水溶液中，配成苯胺盐酸溶液；将过硫酸铵溶解在HCl水溶液中，配成过硫酸铵溶液；取所述过硫酸铵溶液缓慢滴加到所述苯胺盐酸溶液中，在低温环境发生聚合反应制得聚苯胺反应液；将聚苯胺反应液抽滤，清洗，真空干燥制得聚苯胺粉体；
(2) 配制浓度为0.1 0.2mol/L的乙酸锌甲醇溶液和0.3 0.5mol/L的氢氧化钾甲醇溶~ ~
液；将所述氢氧化钾甲醇溶液逐滴加到所述乙酸锌甲醇溶液中，在60 70℃下剧烈搅拌反~
应，经离心、干燥后制得氧化锌纳米颗粒；
(3)、将所述聚苯胺粉体和氧化锌纳米颗粒在氯苯中混合，制得聚苯胺/氧化锌前驱体溶液；
(4)、配制浓度为0.5 1mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，配制溶度为0.1 0.5g/mL的TiO2浆~ ~
料，配制浓度为0.02 0.06 mol/L的四氯化钛溶液；配制浓度为1 2mol/L溴化铅的DMF溶液~ ~
和浓度为0.05 0.1mol/L的溴化铯甲醇溶液；
~
(5)、将所述钛酸异丙酯乙醇溶液旋涂在FTO导电玻璃基体上，经煅烧制得TiO2致密层；
(6)、将所述TiO2浆料旋涂在步骤(5)制得的TiO2致密层表面，经煅烧制得TiO2介孔层；
(7)、将步骤(6)制得的TiO2介孔层浸泡在步骤(4)中配制的四氯化钛溶液中，经煅烧制得TiO2光阳极；
(8)、将所述溴化铅溶液旋涂在TiO2光阳极表面，经加热制得溴化铅薄膜；
(9)、将所述溴化铯甲醇溶液旋涂在所述溴化铅薄膜表面，加热；并重复此步骤，制备得到高质量CsPbBr3钙钛矿吸光层；
(10)、将步骤(3)中的聚苯胺/氧化锌前驱体溶液旋涂在所述CsPbBr3钙钛矿吸光层表面，最后刮涂碳浆料，组装成基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中苯胺盐酸溶液中苯胺占溶液的浓度为0.3 0.5mol/~
L。
3.根据权利要求1所述的基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中过硫酸铵溶液中过硫酸铵浓度为0.1 0.3mol/L。
~
4.根据权利要求1所述的基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中聚合反应中过硫酸铵和苯胺的反应摩尔比例为1:2~
3。
5.根据权利要求1所述的基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中聚合条件控制在0 10℃，聚合时间控制在3小时。
~
6.根据权利要求1所述的基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中聚苯胺和氧化锌在氯苯中的质量浓度为5 20%。
~
7.根据权利要求6所述的基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中聚苯胺和氧化锌按质量比1:0.8 1.2混合。
~
8.权利要求1 7任一项所述的制备方法制得的基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机~
钙钛矿太阳能电池。
9.根据权利要求8所述的全无机钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述全无机钙钛矿太阳能电池的开路电压为1.4 1.5V、短路电流为7 8mA·cm-2、填充因子为0.70 0.85、光电转~ ~ ~
换效率为8 10%。
~
10.权利要求8所述的基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法在电池组件中的应用。
基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池及
其制备方法和应用
技术领域
背景技术
发明内容
(1) 将苯胺单体溶解在HCl水溶液中，配成苯胺盐酸溶液；将过硫酸铵溶解在HCl水溶液中，配成过硫酸铵溶液；取所述过硫酸铵溶液缓慢滴加到所述苯胺盐酸溶液中，在低温环境发生聚合反应制得聚苯胺反应液；将聚苯胺反应液抽滤，清洗，真空干燥制得聚苯胺粉体；
(2) 配制浓度为0.1 0.2mol/L的乙酸锌甲醇溶液和0.3 0.5mol/L的氢氧化钾甲醇溶~ ~
液；将所述氢氧化钾甲醇溶液逐滴加到所述乙酸锌甲醇溶液中，在60 70℃下剧烈搅拌反~
应，经离心、干燥后制得氧化锌纳米颗粒；
(3)、将所述聚苯胺粉体和氧化锌纳米颗粒在氯苯中混合，制得聚苯胺/氧化锌前驱体溶液；
(4)、配制浓度为0.5 1mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，配制溶度为0.1 0.5g/mL的TiO2~ ~
浆料，配制浓度为0.02 0.06 mol/L的四氯化钛溶液；配制浓度为1 2mol/L溴化铅的DMF溶~ ~
液和浓度为0.05 0.1mol/L的溴化铯甲醇溶液；
~
(5)、将所述钛酸异丙酯乙醇溶液旋涂在FTO导电玻璃基体上，经煅烧制得TiO2致密层；
(6)、将所述TiO2浆料旋涂在步骤(5)制得的TiO2致密层表面，经煅烧制得TiO2介孔层；
(7)、将步骤(6)制得的TiO2介孔层浸泡在步骤(4)中配制的四氯化钛溶液中，经煅烧制得TiO2光阳极；
(8)、将所述溴化铅溶液旋涂在TiO2光阳极表面，经加热制得溴化铅薄膜；
(9)、将所述溴化铯甲醇溶液旋涂在所述溴化铅薄膜表面，加热；并重复此步骤，制备得到高质量CsPbBr3钙钛矿吸光层；
(10)、将步骤(3)中的聚苯胺/氧化锌前驱体溶液旋涂在所述CsPbBr3钙钛矿吸光层表面，最后刮涂碳浆料，组装成基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池。
杂化光活化层，光生载流子通过氧化锌传输到外电路，明显提高电池的短路电流密度，将目前全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的效率提升至9%以上。
具体实施方式
(2)、将过硫酸铵溶于1mol/L的HCl水溶液中，配成0.125mol/L的澄清透明溶液；
(3)、取20mL步骤(2)所述溶液缓慢滴加到20mL的步骤(1)所述溶液中，在冰浴条件下聚合反应3小时，得到聚苯胺反应液；
(4)、将步骤(3)中的聚苯胺反应液抽滤，并用乙醇和水清洗三次，直至滤液为无色透明状，经真空干燥24小时制备聚苯胺粉体；
(5)、配制浓度为0.1mol/L的乙酸锌甲醇溶液和0.4mol/L的氢氧化钾甲醇溶液；将所述氢氧化钾甲醇溶液逐滴加到所述乙酸锌甲醇溶液中，在60 70℃下经剧烈搅拌3小时，并离~
心、干燥得到氧化锌纳米颗粒；
(6)、将步骤(4)和(5)制得的所述聚苯胺粉体和氧化锌纳米颗粒按质量比1：1在氯苯中混合，制备得到聚苯胺/氧化锌前驱体溶液。
(9)、将步骤(7)中TiO2浆料以2000转/分的转速在步骤(8)中制得的TiO2致密层表面旋涂30秒，经450℃煅烧30分钟制备TiO2介孔层；
(10)、将步骤(9)制得的TiO2介孔层浸泡在步骤(7)中配制的四氯化钛溶液中，先在75度下加热30分钟，经450℃煅烧30分钟制备TiO2光阳极；
(11)、将步骤(7)制备的溴化铅溶液以2000转/分的转速在步骤(10)制备的TiO2光阳极表面旋涂30秒，经100℃加热30分钟制备溴化铅薄膜；
(12)、将步骤(7)制备的溴化铯溶液以2000转/分的转速在步骤(11)中制备的溴化铅薄膜表面旋涂30秒，经250℃加热；
(13)、重复步骤(12)中的旋涂过程4次，制备得到高质量CsPbBr3钙钛矿层；
(14)、将步骤(7)中的聚苯胺/氧化锌前驱体溶液旋涂在步骤(13)制备的CsPbBr3钙钛矿吸光层表面，最后刮涂碳浆料，组装成基于聚苯胺/氧化锌有机-无机杂化光活化层的全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池。
无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池。
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