[发明专利]一种石墨炔诱导交联富勒烯面内取向作为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨炔诱导交联富勒烯面内取向作为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池及其制备方法，制备步骤如下：将甲基碘化铵、碘化铅溶于γ‑丁内酯和二甲基亚砜混合溶剂中制成钙钛矿溶液；将二维材料石墨炔与化合物PCBSD分散在氯苯中制备成阴极传输层；将钙钛矿溶液加工到阴极传输层上，之后将2,2',7,7'‑四[N,N‑二(4‑甲氧基苯基)氨基]‑9,9'‑螺二芴加工到结感光层上，得到空穴传输层；然后沉积阳极电极，即得到高效稳定的钙钛矿型太阳能电池。本发明得到的钙钛矿型太阳能电池的能量转换效率高，工艺简单，成本低廉，光伏特性好。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，尤其涉及一种石墨炔诱导交联富勒烯面内取向作为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池以其高效的能量转换效率受到众多研究者的青睐，其中较高效率的介空二氧化钛以及其他金属氧化物作为电子修饰层的器件结构收到广泛的关注，应用十分广泛。然而在钙钛矿电池中，电子修饰层需要较高温度500℃才能制备性能良好的薄膜，这样很多程度限制了器件的制备成本，繁杂苛刻的制备条件增加的器件制备的成本，制约了钙钛矿太阳能电池产业化的进程。

另外，金属氧化物直接与钙钛矿薄膜接触，很容易使两者之间发生反应，进而影响薄膜器件的稳定性。为了解决制备工艺和器件温度性的问题，众多科学家致力于金属氧化物取代的研究，其中利用有机聚合物以及小分子很多程度上避免了高温处理的苛刻条件，也保证了钙钛矿太阳能电池器件的能量转换效率。很好的推动了钙钛矿太阳能电池的商业化发展进程。

发明内容

解决的技术问题：针对现有的金属氧化物需要高温处理的苛刻制备条件，以及成膜性、稳定性等缺点，本发明提供一种多功能二维材料石墨炔与交联富勒烯作为界面修饰的钙钛矿型太阳能电池及其制备方法。

技术方案：一种石墨炔诱导交联富勒烯面内取向作为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，制备步骤如下：

（1）将甲基碘化铵、碘化铅溶于体积比为7：3的γ-丁内酯和二甲基亚砜混合溶剂中制成40wt%的钙钛矿溶液；

（2）将高导电二维材料石墨炔与化合物PCBSD（[6,6]-phenyl-C61-butyricstyryl dendron ester）溶解分散在氯苯中，其溶液采用旋涂、喷墨打印或卷对卷方法加工在衬底基片上，再在80-140℃退火，形成固化的阴极修饰层；

所述化合物PCBSD的结构式为：

；

（3）将（1）中得到的钙钛矿γ-丁内酯和二甲基亚砜溶液采用旋涂、喷墨打印或卷对卷等方法加工到（2）中得到的阴极修饰层上，再在100℃下退火10分钟，得到均匀固化的感光层；

（4）将2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴采用旋涂、喷墨打印或卷对卷等方法加工到（3）中得到的固化感光层上，得到均匀的阳极空穴传输层；

（5）在（4）中得到的阳极空穴传输层上采用蒸镀或者喷墨打印方法加工阳极电极，即制得多功能二维材料石墨炔与交联富勒烯作为界面修饰的钙钛矿型太阳能电池。

进一步的，在所述步骤（2）之前首先将二氧化钛前驱液旋涂在衬底基片上，退火后固化在衬底基片上，所述衬底基片为硬性或柔性的ITO、FTO导电薄膜基片。

优选的，所述步骤（2）中二氧化钛前驱液在转速为4000rpm下旋转40s旋涂在FTO玻璃基底上，再在500℃退火，形成厚度为45nm的二氧化钛固化层。

进一步的，所述步骤（2）中阴极修饰层的厚度为20-60nm。

优选的，所述步骤（2）中阴极修饰层的厚度为45nm。