1.本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，特别涉及一种二价镁离子在电子传输层/钙钛矿层界面的引入制备方法。
背景技术：2.有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池有诸多优点，如制作加工的简便性、成本的低廉性、可弯曲性、以及具有高载流子迁移率、低激子结合能、长载流子扩散长度、带隙可调的自身特性，这些优点使其在过去十余年里发展迅速，并且越来越受到人们得关注。
3.近些年，在电子传输层(etl)/钙钛矿层或钙钛矿层/空穴传输层(htl)引入了多种小分子修饰。这些功能小分子与表面悬挂键或者非键合的原子发生化学反应减少了非辐射。
4.就此，在etl/钙钛矿界面层引入离子是一种提升器件性能降低钙钛矿陷阱密度的有效办法。近些年许多人有关于etl/钙钛矿界面尝试引入了多种一价离子，其中以氯化钾为首的一类研究方向取得了巨大的进展并得到了普遍应用。研究发现在界面处引入氯化钾后制作的pscs器件的电压和填充因子产生了大幅度的改善。除了氯化钾其他类别一价离子经过实验验证后也对钙钛矿太阳能电池产生了一定的改善器件性能的作用。
5.类比一价离子，二价离子在界面处的作用有一定的研究价值，但一直未有研究报道证明相关的作用。就此，为了更有效果的减少电子传输层和钙钛矿层的界面缺陷，我们利用旋涂的办法将二价镁离子引入至etl/钙钛矿界面处。经过实验对比，在缺陷以及电池性能改善方面有着一定的积极影响。
技术实现要素：6.发明目的：在etl/钙钛矿界面层引入离子是一种提升器件性能降低钙钛矿陷阱密度的有效办法。二价离子在界面处的作用有一定的研究价值，为了更有效果的减少电子传输层和钙钛矿层的界面缺陷，我们将碘化镁乙醇溶液通过旋涂的办法引入界面层，由于碘化镁导电性高、并且碘离子对与钙钛矿的碘离子流失有一定的补充作用。利用该方法制作的pscs器件在电流和稳定性方面有了大幅度的提升。
7.技术方案：本发明提供了一种二价镁离子在电子传输层/钙钛矿层界面的引入制备方法。将ito玻璃裁成15mm
×
20mm大小，并将其中4mm
×
20mm用锌粉和2m稀盐酸进行刻蚀，等待5分钟后，清水冲洗干净。用无尘布或者棉花加洗洁精清洗玻璃表面。将小块ito玻璃依次放入玻璃清洗架清洗，分别加入去离子水、丙酮、无水乙醇超声清洗20分钟，将洗干净的ito导电玻璃贴上胶带紫外臭氧30分钟。配sno2水溶液(15％sno2凝胶水溶液∶去离子水＝1∶4)，用之前进行过滤。在匀胶机上旋涂已配好的sno2水溶液，转速3000rpm20s，随之放在加热板上180℃退火30min，等冷却至室温。将不同浓度的乙醇碘化镁溶液旋涂至氧化锡表面，设置浓度0.5mg/ml、1mg/ml、2.5mg/ml、5mg/ml。旋涂结束后在加热板上100℃进行烘干处
理，以除去多余的乙醇。
8.有益效果：1、本发明在电子传输层/钙钛矿层界面处引入的碘化镁降低了缺陷浓度，提高了界面处的导电性，使用两步法制作了钙钛矿层，所得器件在电流和效率上均有所提升。
9.2、本发明提供的碘化镁离子在电子传输层/钙钛矿层的引入办法所制作的钙钛矿太阳能电池与未旋涂的器件相比，在稳定性方面有一定的提升。
附图说明
10.图1为实施例1未旋涂碘化镁所制作的钙钛矿太阳能电池的j-v曲线图，作为对比空白数据；
11.图2为实施例1旋涂0.5mg/ml乙醇碘化镁溶液后所制作的钙钛矿太阳能电池j-v曲线图；
12.图3为实施例1旋涂1mg/ml乙醇碘化镁溶液后所制作的钙钛矿太阳能电池j-v曲线图；
13.图4为实施例1旋涂2.5mg/ml乙醇碘化镁溶液后所制作的钙钛矿太阳能电池j-v曲线图；
14.图5为实施例1旋涂5mg/ml乙醇碘化镁溶液后所制作的钙钛矿太阳能电池j-v曲线图；
15.图6为实施例1制作的染钙钛矿太阳能电池的结构示意图；从上至下依次是，au薄膜层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、碘化镁层、氧化锡电子传输层、ito。
具体实施方式
16.下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
17.实施例1：
18.本实施例提供了一种二价镁离子在电子传输层/钙钛矿层界面的引入制备方法。将ito玻璃裁成15mm
×
20mm大小，并将其中4mm
×
20mm用锌粉和2m稀盐酸进行刻蚀，等待5分钟后，清水冲洗干净。用无尘布或者棉花加洗洁精清洗玻璃表面。将小块ito玻璃依次放入玻璃清洗架清洗，分别加入去离子水、丙酮、无水乙醇超声清洗20分钟，将洗干净的ito导电玻璃贴上胶带紫外臭氧30分钟。配sno2水溶液(15％sno2凝胶水溶液∶去离子水＝1∶4)，用之前进行过滤。在匀胶机上旋涂已配好的sno2水溶液，转速3000rpm20s，随之放在加热板上180℃退火30min，等冷却至室温。将不同浓度的乙醇碘化镁溶液旋涂至氧化锡表面，设置浓度0.5mg/ml。旋涂结束后在加热板上100℃进行烘干处理，以除去多余的乙醇。如图2，为实施例1制作的钙钛矿太阳能电池的j-v曲线图，其具体测试使用方法参考专利cn107915744a。测试光源：am 1.5(solar simulator-oriel 91160-1000，300w)，数据采集采用keithley 2400数字源表。测试结果，电池的开路电压(v
oc
)为1.01v，短路电流密度(j
sc
)为24.5ma cm-2
，填充因子(ff)为0.71，光电转换效率为17.5％。
19.实施例2：
20.本实施例提供了一种二价镁离子在电子传输层/钙钛矿层界面的引入制备方法。将ito玻璃裁成15mm
×
20mm大小，并将其中4mm
×
20mm用锌粉和2m稀盐酸进行刻蚀，等待5分钟后，清水冲洗干净。用无尘布或者棉花加洗洁精清洗玻璃表面。将小块ito玻璃依次放入玻璃清洗架清洗，分别加入去离子水、丙酮、无水乙醇超声清洗20分钟，将洗干净的ito导电玻璃贴上胶带紫外臭氧30分钟。配sno2水溶液(15％sno2凝胶水溶液∶去离子水＝1∶4)，用之前进行过滤。在匀胶机上旋涂已配好的sno2水溶液，转速3000rpm20s，随之放在加热板上180℃退火30min，等冷却至室温。将不同浓度的乙醇碘化镁溶液旋涂至氧化锡表面，设置浓度1mg/ml。旋涂结束后在加热板上100℃进行烘干处理，以除去多余的乙醇。如图3，为实施例2制作的钙钛矿太阳能电池的j-v曲线图，其具体测试使用方法参考专利cn107915744a。测试光源：am 1.5(solar simulator-oriel 91160-1000，300w)，数据采集采用keithley 2400数字源表。测试结果，电池的开路电压(v
oc
)为1.0v，短路电流密度(j
sc
)为24.9ma cm-2
，填充因子(ff)为0.72，光电转换效率为18％。
21.实施例3：
22.本实施例提供了一种二价镁离子在电子传输层/钙钛矿层界面的引入制备方法。将ito玻璃裁成15mm
×
20mm大小，并将其中4mm
×
20mm用锌粉和2m稀盐酸进行刻蚀，等待5分钟后，清水冲洗干净。用无尘布或者棉花加洗洁精清洗玻璃表面。将小块ito玻璃依次放入玻璃清洗架清洗，分别加入去离子水、丙酮、无水乙醇超声清洗20分钟，将洗干净的ito导电玻璃贴上胶带紫外臭氧30分钟。配sno2水溶液(15％sno2凝胶水溶液∶去离子水＝1∶4)，用之前进行过滤。在匀胶机上旋涂已配好的sno2水溶液，转速3000rpm20s，随之放在加热板上180℃退火30min，等冷却至室温。将不同浓度的乙醇碘化镁溶液旋涂至氧化锡表面，设置浓度1mg/ml。旋涂结束后在加热板上100℃进行烘干处理，以除去多余的乙醇。如图4，为实施例3制作的钙钛矿太阳能电池的j-v曲线图，其具体测试使用方法参考专利cn107915744a。测试光源：am 1.5(solar simulator-oriel 91160-1000，300w)，数据采集采用keithley 2400数字源表。测试结果，电池的开路电压(v
oc
)为0.99v，短路电流密度(j
sc
)为24.9ma cm-2
，填充因子(ff)为0.71，光电转换效率为17.5％。
23.实施例4：
24.本实施例提供了一种二价镁离子在电子传输层/钙钛矿层界面的引入制备方法。将ito玻璃裁成15mm
×
20mm大小，并将其中4mm
×
20mm用锌粉和2m稀盐酸进行刻蚀，等待5分钟后，清水冲洗干净。用无尘布或者棉花加洗洁精清洗玻璃表面。将小块ito玻璃依次放入玻璃清洗架清洗，分别加入去离子水、丙酮、无水乙醇超声清洗20分钟，将洗干净的ito导电玻璃贴上胶带紫外臭氧30分钟。配sno2水溶液(15％sno2凝胶水溶液∶去离子水＝1∶4)，用之前进行过滤。在匀胶机上旋涂已配好的sno2水溶液，转速3000rpm20s，随之放在加热板上180℃退火30min，等冷却至室温。将不同浓度的乙醇碘化镁溶液旋涂至氧化锡表面，设置浓度1mg/ml。旋涂结束后在加热板上100℃进行烘干处理，以除去多余的乙醇。如图5，为实施例1制作的钙钛矿太阳能电池的j-v曲线图，其具体测试使用方法参考专利cn107915744a。测试光源：am 1.5(solar simulator-oriel 91160-1000，300w)，数据采集采用keithley 2400数字源表。测试结果，电池的开路电压(v
oc
)为1.01v，短路电流密度(j
sc
)为24ma cm-2
，填充因子(ff)为0.69，光电转换效率为16.7％。
技术特征：1.一种碘化镁钝化钙钛矿太阳能电池氧化锡/钙钛矿界面层的方法，其特征在于：二价镁离子在界面处具有减少缺陷的作用，可以提高钙钛矿太阳能电池的效率。并且，碘化镁导电性高，可以增强载流子传输、提高器件的电流。2.根据权利要求1所述的利用乙醇溶解碘化镁，其特征在于：碘化镁溶解在乙醇中可以防止该物质水解。3.根据权利要求1所述的利用1mg/ml的碘化镁乙醇溶液以3000rpm20s旋涂程序将碘化镁旋涂至氧化锡表面，其特征在于：以该方法可以得到最佳的薄膜厚度，并且呈现出最佳器件性能。4.根据权利要求1所述的选用纯度为99.99％的碘化镁药品，其特征在于：高纯度碘化镁可以防止其他干扰离子对界面处产生影响。
技术总结本发明涉及钙钛矿光伏技术领域，公开了一种碘化镁钝化钙钛矿太阳能电池氧化锡/钙钛矿界面层的方法，在SnO2表面旋涂预先配置好的碘化镁乙醇溶液。经过优化后，以1mg/mL的碘化镁乙醇溶液通过3000rpm20s的程序进行旋涂，得到了最佳的碘化镁薄膜厚度。在此厚度下制作的钙钛矿太阳能电池器件效率有所提升，由于碘化镁的自身导电性强的特性，在电流的提升方面有显著的影响。并且碘化镁对于界面处的缺陷有一定的抑制作用，碘离子可以减少由于钙钛矿层碘离子流失所带来的稳定性问题。子流失所带来的稳定性问题。
技术研发人员：孙喆 陈雷 李一铭
受保护的技术使用者：天津理工大学
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/7/5
