[发明专利]太阳能电池以及制备太阳能电池的方法

说明书

本发明提出了太阳能电池以及制备太阳能电池的方法。该太阳能电池包括：电极；吸光层，所述吸光层设置在所述电极的下表面；空穴传输层，所述空穴传输层设置在所述吸光层的下表面，所述空穴传输层含有金属酞菁配合物；以及对电极，所述对电极设置在所述空穴传输层的下表面，其中，所述金属酞菁配合物具有式I所示的通式。由此，可以提高空穴传输层与吸光层的能级匹配程度，降低成本，并对吸光层起到钝化以及保护的作用。

技术领域

本发明涉及能源领域。具体地，本发明涉及钙钛矿太阳能电池以及制备太阳能电池的方法。

背景技术

太阳能电池是一类通过光电转换效应，将太阳光转换为电能的能源供给装置。目前用于太阳能电池的材料以及太阳能电池的结构多种多样，其中，钙钛矿材料由于具有较高的太阳光吸收率、较长的激子扩散程长以及高的能量转换效率而被广泛地应用到太阳能电池的制备中。

然而，目前的太阳能电池及其制备方法仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而得到的：目前基于钙钛矿材料的太阳能电池，普遍存在价格昂贵、器件的稳定性以及寿命不理想等问题。发明人经过深入研究发现，这是由于在基于钙钛矿材料的太阳能电池中，普遍需要制备空穴传输层以防止载流子复合，并隔绝钙钛矿活性材料与水、氧的接触。目前的空穴传输层材料多数是基于无机金属氧化物、有机高分子半导体材料以及小分子有机物构成的。然而，无机金属氧化物的电子能级难以调控，因此与电池中其他层中材料的能级匹配程度较差；有机高分子材料分子量大，提纯困难，并且不易实现大规模生产；而上述小分子有机物，如2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)等物质，合成方法复杂，价格昂贵，为黄金价格的五倍，并且稳定性较差。因此，采用上述材料作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的成本很难降低，也难以实现产业化生产。Jangwon Seo等人发表在Advanced Energy Matreials上的论文中(Jangwon Seo,Nam JoongJeon,Woon Seok Yang et.Adv.Energy Amter.20151501320)，将异丁基铜酞菁用于钙钛矿太阳能电池作为空穴传输层，在一定程度上缓解了上述问题，但其未在器件稳定性上做出进一步探讨。

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一或提供一种额外的解决途径。为此，本发明提出了一种太阳能电池。该太阳能电池的空穴传输层中为金属酞菁配合物。酞菁有机小分子材料具有优良的光热稳定性、耐水氧、合成简易、提纯工艺简单、适合大规模生产。此外，通过对金属酞菁配合物进行功能化修饰，还可以改变该配合物溶解度、空穴迁移率、功函数等性能，提高金属酞菁配合物与太阳能电池其它结构的匹配程度。由此，可以降低该太阳能电池的生产成本，并且易于控制空穴传输层的电子能级，有利于提高该太阳能电池的使用寿命以及电池性能。本发明所提出的太阳能电池中所采用的金属酞菁配合物具有合成成本低，绿色环保，条件温和的特点，且利用上述金属酞菁配合物作为空穴传输层的太阳能电池，同等条件下在光电转换效率、电池稳定性方面优于JangwonSeo等人所公开的太阳能电池。

具体地，在本发明的一个方面，本发明提出了一种太阳能电池。根据本发明的实施例，该太阳能电池包括：电极；吸光层，所述吸光层设置在所述电极的下表面；空穴传输层，所述空穴传输层设置在所述吸光层的下表面，所述空穴传输层含有金属酞菁配合物；以及对电极，所述对电极设置在所述空穴传输层的下表面，其中，所述金属酞菁配合物具有式I所示的通式，