基于稀土发光材料的钙钛矿太阳电池电致发光测试方法

摘要

本发明公开了一种基于稀土发光材料的钙钛矿太阳电池电致发光测试方法，通过在钙钛矿太阳电池片正面封装玻璃表面涂敷稀土发光材料，将其电致发光的近红外光转换在可见光范围内，采用普通相机且不需要暗室即可进行钙钛矿太阳电池电致发光实验测试。采用本发明，钙钛矿太阳电池电致发光测试时不需要采用专用的近红外相机以及设置相应暗室，利用普通相机即可进行钙钛矿太阳电池电致发光的测试与研究，且稀土发光材料波长转换具有较高和较稳定的转换效率，结构简单，操作方便，结果可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于稀土发光材料的钙钛矿太阳电池电致发光测试方法，属于薄膜器件检测技术领域。

背景技术

太阳能光伏发电是解决目前日益严重的能源与环境问题的一种有效手段，在最近几年里，新型钙钛矿太阳电池得到迅猛发展，其最高光电转换效率已经达到20%以上，虽然钙钛矿太阳电池效率在不断提升，在钙钛矿太阳电池制备中，往往会因为旋涂不当造成电池片，电子-空穴对的复合、非辐射复合，俄式复合等缺陷，是影响钙钛矿太阳电池效率的关键因素之一。 目前对这种缺陷的检测主要依据是太阳能电池的电致发光现象，根据钙钛矿太阳电池片通电后发光亮度的差异检测出缺陷，进行分析。但由于基于CH₃NH₃PbI₃的钙钛矿太阳电池电致发光的波长范围在>

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于稀土发光材料的钙钛矿太阳电池电致发光测试方法，通过波长缩减，实现在可见光下高可靠性的对钙钛矿太阳电池片的检测。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于稀土发光材料的钙钛矿太阳电池电致发光测试方法，包括以下步骤：

1）制备若干钙钛矿太阳电池片；

2）从制备的钙钛矿太阳电池片选取一片光电转换效率最高的，放置于工作台面上，通过导线将电源与所选取的钙钛矿电池片进行连接；

3）在钙钛矿太阳电池片的上、下表面分别封装上表面玻璃和下表面玻璃；

4）将稀土发光材料涂层在钙钛矿太阳电池片的上表面玻璃上；

5）根据钙钛矿太阳电池片的开路电压Voc，利用电源对电池片两端施加电压，施加电压具体范围为：Voc-Voc+0.2V；

6）钙钛矿太阳电池片在电压作用下，电致发光产生的近红外光通过上表面玻璃上的稀土发光材料将波长缩短在可见光范围内，利用普通相机对经过波长转换后的钙钛矿电池片电致发光进行拍照检测，完成钙钛矿太阳电池片电致发光的测试。

前述的步骤1），制备钙钛矿太阳电池片是指，在透明导电基底上采用旋涂工艺依次制备电子传输层、介孔层、钙钛矿活性层、空穴传输层、电极。

前述的制备钙钛矿太阳电池片是指，在透明导电基底上采用旋涂工艺依次制备TiO₂电子传输层、TiO₂介孔层、CH₃NH₃PbI₃钙钛矿活性层、Spiro空穴传输层、Ag电极。

前述的步骤2），选取钙钛矿太阳电池片是指，在相同条件下，测试所制备的钙钛矿太阳电池片在一定光照下的I-V特性曲线，计算光电转换效率和填充因子，选取光电转换效率最高的一片钙钛矿太阳电池片。

前述的步骤4）中，稀土发光材料为近红外荧光粉。

前述的稀土发光材料涂层的形成方法为，取3g近红外荧光粉与12g聚碳酸酯按照1:4的比例混合搅拌均匀，然后在钙钛矿太阳电池正面封装的上表面玻璃上通过旋涂的方式进行涂敷，使混合胶体均匀分布，然后放在加热台上70℃固化，形成涂层。

前述的涂层的厚度选取0.5mm-1mm。

本发明所达到的有益效果是：

本发明通过对经稀土发光材料转换后的钙钛矿电池片的电致发光进行拍照检测，在可见光下，利用普通相机即可检测，并且稀土发光材料转换效率稳定，操作简单可靠，为研究钙钛矿太阳电池制备工艺工程提供了可靠地表征手段，对高效钙钛矿太阳能电池的设计和开发具有重要指导意义。

附图说明

图1为本发明中钙钛矿太阳电池片测试装置图；

图2为本发明的基于稀土发光材料的钙钛矿太阳电池电致发光测试方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的基于稀土发光材料的钙钛矿太阳电池电致发光测试方法，如图1和图2所示，具体如下：

1）在透明导电基底上采用旋涂工艺依次制备电子传输层、介孔层、钙钛矿活性层、空穴传输层、电极，制备若干钙钛矿太阳电池片，选取所制备的钙钛矿太阳电池片中光电转换效率较高的一片，将电池片进行封装后，放置于工作台面2上，通过导线7将电源8与钙钛矿电池片5进行连接；

2）在钙钛矿太阳电池的上、下表面分别封装上表面玻璃4和下表面玻璃6；

3）采用稀土发光材料，可将700nm-1300nm的近红外波长转换为可见光，将近红外荧光粉末3涂层在钙钛矿太阳电池的上表面玻璃4上；

4)根据钙钛矿太阳电池片的开路电压Voc，选择相应的电源对电池两端施加电压，施加电压大小略大于等于开路电压，具体范围约为Voc-Voc+0.2V； 5）钙钛矿太阳电池电致发光产生的近红外光通过稀土发光材料将波长缩短在可见光范围内，利用普通相机1对经过转换后的钙钛矿电池片电致发光进行拍照检测，完成钙钛矿太阳电池电致发光的测试。

优选的，本发明的稀土发光材料为近红外荧光粉。

步骤3）中，稀土发光材料涂层的形成方法为，取3g近红外荧光粉与12g聚碳酸酯按照1:4的比例混合搅拌均匀，然后取适量在钙钛矿太阳电池正面封装的上表面玻璃上通过旋涂的方式进行涂敷，使混合胶体均匀分布，后放在加热台上70℃固化，形成0.5mm-1mm的转换涂层。

涂层完成后，基于CH₃NH₃PbI₃的钙钛矿太阳电池电致发光波长在700nm-850nm之间。

实施例

选取制备高性能的钙钛矿太阳能电池片，连接电源，采用普通可见光相机对钙钛矿太阳电池进行电致发光测试。具体操作如下：

1）制备钙钛矿太阳能电池片：在透明导电基底上采用旋涂工艺依次制备TiO₂电子传输层、TiO₂介孔层、CH₃NH₃PbI₃钙钛矿活性层、Spiro空穴传输层、Ag电极。

2）选取一片高性能钙钛矿太阳能电池片：在相同条件下，制备若干钙钛矿太阳能电池片，测试在一定光照下钙钛矿太阳能电池片的I-V特性曲线，计算得到其光电转换效率，填充因子等参数，选取参数相对较高的一片钙钛矿太阳能电池片。

3）将选取的钙钛矿太阳能电池片采用玻璃上下表面夹持的方法进行封装后，将近红外荧光粉分散在感光胶中，在钙钛矿太阳能电池片正面封装玻璃表面进行旋涂，使荧光粉浆均匀分布。

4）根据钙钛矿太阳电池片的开路电压，选择相应的电源对电池两端施加电压，施加电压大小略大于等于开路电压，具体范围约为Voc-Voc+0.2V。

5）钙钛矿太阳电池电致发光产生的近红外光通过稀土发光材料转换为可见光，利用普通像机拍照检测，完成钙钛矿太阳电池的电致发光检测实验。