[发明专利]一种基于钛酸钡界面修饰层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于BaTiO₃界面修饰层的钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的FTO导电玻璃、致密层、电子传输层、界面修饰层、钙钛矿活性层和空穴传输层。本发明还公开了上述基于BaTiO₃界面修饰层的钙钛矿太阳能电池的制备方法。本发明钙钛矿太阳能电池使用BaTiO₃薄膜作为电子传输层与钙钛矿活性层的界面修饰层，应用于钙钛矿太阳电池，减少了界面光生电子和空穴的复合，提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明属于电池制备技术领域，具体涉及一种基于钛酸钡（BaTiO₃）界面修饰层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由于具有吸收系数大、吸收范围宽，转换效率高等优点在太阳能电池领域广泛受到人们关注。目前，钙钛矿太阳能电池的最高效率已经达到22.1%（Science, 2017, 356:1376-1379）。研究表明，电子传输层与钙钛矿活性层的界面性质是阻碍钙钛矿太阳能电池效率提高的一个重要因素，因为界面的缺陷态会增加光生电子和空穴的复合。为了减小界面处光生电荷的复合，一种有效的方法就是采用一些材料对电子传输层进行修饰，减少界面处的缺陷态，从而减少光生电荷的复合，进一步提高电池的转换效率（Adv. Mater., 2016, 28:3966; J. Am. Chem. Soc., 2016, 138:14998; J. Mater.Chem. A, 2015, 3:9160）。因此，为了进一步提高钙钛矿太阳能电池的转换效率，当务之急是寻找一种优良的电子传输层修饰材料，并应用于钙钛矿太阳电池。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种基于BaTiO₃界面修饰层的钙钛矿太阳能电池，其使用BaTiO₃薄膜作为电子传输层与钙钛矿活性层的界面修饰层，应用于钙钛矿太阳电池，减少了界面光生电子和空穴的复合，提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

本发明还提供了上述基于BaTiO₃界面修饰层的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于BaTiO₃界面修饰层的钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的FTO导电玻璃、致密层、电子传输层、界面修饰层、钙钛矿活性层和空穴传输层。

具体的，所述界面修饰层经下述处理获得：将界面修饰层前驱体溶液旋涂在电子传输层上，于450~550℃条件下退火40~70 min即可；所述界面修饰层前驱体溶液为质量浓度0.3~2.4%的Ba(NO₃)₂水溶液。

一种上述基于BaTiO₃界面修饰层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其包括如下步骤：

1）将致密层前驱体溶液旋涂在洁净、干燥的FTO导电玻璃上，于450~500℃条件下退火30~50min，获得致密层；

2）将电子传输层浆料旋涂在致密层上，于450~500℃条件下退火30~50min，获得电子传输层；

3）将界面修饰层前驱体溶液旋涂在电子传输层上，于450~550℃条件下退火40~70min，获得界面修饰层；

4）将钙钛矿活性层前驱体溶液旋涂在界面修饰层上，并在旋转结束前滴加氯苯，然后将样品于100±10℃加热60±10 min，获得钙钛矿活性层；

5）将空穴传输层前驱体溶液旋涂在钙钛矿活性层上，然后采用热蒸法镀膜沉积一层金电极即得。

具体的，步骤1）中，所述致密层前驱体溶液由0.25 mL钛酸四丁酯、5 mL无水乙醇、1 mL浓硝酸和0.5 mL水混合搅拌获得。