一种利用氧等离子照射去钝化钙钛矿表面缺陷的方法

1.本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种利用氧等离子体照射去改善太阳能电池钙钛矿层表面形貌的方法，适用于钝化钙钛矿表面的一些固有缺陷。


背景技术：

2.混合有机-无机卤化物钙钛矿(hhps)太阳能电池因其优越的光吸收系数、较长的载流子扩散长度和可调谐带隙等特性而备受科学界的广泛关注。hhps太阳能电池的功率转换效率(pce)达到了25.2％的。然而，钙钛矿材料存在大量缺陷，加速了钙钛矿材料的降解，降低了钙钛矿太阳能电池的稳定性。为了进一步提高hhps太阳能电池的效率和稳定性，一些研究人员提出了减少表面缺陷的钝化策略，如引入金属离子、功能分子和卤化物离子等。钙钛矿薄膜的钝化处理显著提高了hhps太阳能电池的稳定性。
3.本发明以ito导电玻璃作为模板，利用匀胶机、氮气手套箱对钙钛矿溶液进行旋涂，然后通过氧等离子体照射。恒温加热板进行退火处理，得到高致密、高结晶度、大颗粒的钙钛矿薄膜层。这些通过氧等离子体处理的钙钛矿薄膜，氧气在经过辉光放电处理可以将氧气分子解离成氧离子状态，这些解离的氧原子可以嵌入到钙钛矿原子的晶格中钝化的钙钛矿的原有缺陷，对制备高性能、稳定的钙钛矿太阳能电池提供了一种新型的方案。


技术实现要素：

4.发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种利用氧等离子照射去钝化钙钛矿表面缺陷的方法。
5.技术方案：一种利用氧等离子照射去钝化钙钛矿表面缺陷的方法，包括如下步骤：
6.步骤一、清洗ito导电玻璃：用丙酮和无水乙醇各超声清洗两次，每次30min，然后用氮气吹净后备用；
7.步骤二、旋涂pedot:pss：处理的ito在氮气手套箱中，使用匀胶机旋涂pedot:pss溶液以低速1000rpm/5s,高速3000rpm/30s旋涂在ito玻璃上，然后110℃退火30min；
8.步骤三、钙钛矿溶液的量为50ul，匀胶机转速为低速1500rpm/20s、高速4000rpm/40s，旋涂在ito玻璃上，在旋涂的最后20s过程中，滴加120ul氯苯；
9.步骤四、氧等离子体处理：将旋涂好钙钛矿溶液的ito导电玻璃放入saod-5d型号等离子清洗机中设置功率70w，氧气流量计为0.2ml/min，时间为5s进行氧等离子体处理；
10.步骤五、退火：处理好的导电玻璃在恒温加热板上110℃，退火10min；
11.步骤六、观察表面形貌：将氧等离子体处理的钙钛矿薄膜放入扫描电镜(sem)中观察表面形貌；
12.步骤七、先后旋涂pcbm和bcp溶液：在氮气手套箱中，以低速1000rpm/10s,高速2000rpm/30s旋涂pcbm溶液，然后90℃退火10min；再以低速1500rpm/15s,告诉2000rpm/20s旋涂bcp溶液；
13.步骤八、镀银：用镊子刮去ito导电玻璃公共电极上的钙钛矿层，将ito放入模板
中，使用真空蒸镀机蒸镀120nm厚度银膜，最后用太阳能测试系统检测电池参数。
14.作为优化：本发明的具体配方如下：
15.(1).配置钙钛矿溶液：取甲基碘化铵(mai)和碘化铅按摩尔比1:1混合在3:7的溶液中配制成钙钛矿溶液，并在温度60℃条件下加热搅拌12h以上；其中，所述的甲基碘化铵(mai)为162.4mg，碘化铅为470.9mg；所述的溶液中含丁内酯为700ul，二甲基亚砜为300ul；
16.(2).取20mgpcbm和1ml氯苯配制成pcbm溶液，并在温度60℃条件下加热搅拌2h；
17.(3).取bcp和无水乙醇按1:1比例混合搅拌2h；其中，所述的bcp为2mg；无水乙醇为2ml。
18.有益效果：本发明的具体优势如下：
19.1.本发明的实验过程操作简单；
20.2.本发明可制备出高致密、高结晶度、大颗粒的钙钛矿薄膜；
21.3.本发明钝化了钙钛矿本身的一些固有缺陷；
22.4.本发明提高了钙钛矿太阳能电池的效率；
23.5.本发明节省了能源，降低了钙钛矿太阳能电池的成本。
附图说明
24.图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
25.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明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的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。
26.实施例
27.本发明的具体配方如下：
28.(1).配置钙钛矿溶液：取甲基碘化铵(mai)和碘化铅按摩尔比1:1混合在3:7的溶液中配制成钙钛矿溶液，并在温度60℃条件下加热搅拌12h以上；其中，所述的甲基碘化铵(mai)为162.4mg，碘化铅为470.9mg；所述的溶液中含丁内酯为700ul，二甲基亚砜为300ul；
29.(2).取20mgpcbm和1ml氯苯配制成pcbm溶液，并在温度60℃条件下加热搅拌2h；
30.(3).取bcp和无水乙醇按1:1比例混合搅拌2h；其中，所述的bcp为2mg；无水乙醇为2ml。
31.本发明的具体操作步骤如下：
32.步骤一、清洗ito导电玻璃：用丙酮和无水乙醇各超声清洗两次，每次30min，然后用氮气吹净后备用；
33.步骤二、旋涂pedot:pss：处理的ito在氮气手套箱中，使用匀胶机旋涂pedot:pss溶液以低速1000rpm/5s,高速3000rpm/30s旋涂在ito玻璃上，然后110℃退火30min；
34.步骤三、钙钛矿溶液的量为50ul，匀胶机转速为低速1500rpm/20s、高速4000rpm/40s，旋涂在ito玻璃上，在旋涂的最后20s过程中，滴加120ul氯苯；
35.步骤四、氧等离子体处理：将旋涂好钙钛矿溶液的ito导电玻璃放入saod-5d型号等离子清洗机中设置功率70w，氧气流量计为0.2ml/min，时间为5s进行氧等离子体处理；
36.步骤五、退火：处理好的导电玻璃在恒温加热板上110℃，退火10min；
37.步骤六、观察表面形貌：将氧等离子体处理的钙钛矿薄膜放入扫描电镜中(sem)观察表面形貌；
38.步骤七、先后旋涂pcbm和bcp溶液：在氮气手套箱中，以低速1000rpm/10s,高速2000rpm/30s旋涂pcbm溶液，然后90℃退火10min；再以低速1500rpm/15s,告诉2000rpm/20s旋涂bcp溶液；
39.步骤八、镀银：用镊子刮去ito导电玻璃公共电极上的钙钛矿层，将ito放入模板中，使用真空蒸镀机蒸镀120nm厚度银膜，最后用太阳能测试系统检测电池参数。
40.如图1所示正常制备的钙钛矿薄膜只需要在氮气手套箱中经匀胶机旋涂，恒温加热板进行退火即可。而氧等离子照射则需要在旋涂完钙钛矿薄膜后，经氧等离子体机照射，然后经过恒温加热板退火。
41.从两种工序的图中可见。经氧等离子照射的钙钛矿前驱体薄膜具有高结晶度、高致密、大颗粒等特性，同时钙钛矿太阳能电池的能量转换效率(pce)效率也得到了大的提升，从正常的10.24％提高到13.84％。