[发明专利]钙钛矿型太阳能电池及其PEDOT:PSS层的修饰方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿型太阳能电池及其PEDOT:PSS层的修饰方法。该钙钛矿型太阳能电池包括FTO/ITO层、PEDOT:PSS层、吸光层、电子传输层、BCP层和电极层；其中，所述钙钛矿型太阳能电池的空穴传输层被修饰。构成修饰层的材料选自氨基酸、硫醇和弱碱性金属氧化物中的至少一种。该类修饰材料可以，增加电子注入效率，提高钙钛矿的稳定性，并且能够有效的抑制FAI的钙钛矿黄相的产生，材料价格低廉，操作方法简便，容易控制，为钙钛矿太阳能电池的界面行为的研究提供了新的思路。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，涉及一种钙钛矿型太阳能电池及其PEDOT:PSS层的修饰方法。

背景技术

21世纪以后，经济和社会快速发展，人类对能源的需求越来越大，能源问题已经成为了关系人类生存的重要问题。然而，传统的化石燃料(煤、石油、天然气)正因不断大量消耗而日趋枯竭。可再生新能源的开发有助于缓解世界能源和环境的压力，新型能源中太阳能取之不尽、用之不绝，规模化利用清洁、可再生的太阳能对于全面解决能源和环境问题有着非常重要的意义。近年来，在太阳能有效利用方面，光伏利用发展最快且最具发展潜力。

太阳能电池可以把光能直接转化为电能，太阳能电池的开发是利用太阳能最有效的途径之一。太阳能电池体积小，移动方便，使用起来不受地域的限制。我们既可以把太阳能电池做成大规模的发电站，实现并网发电，又可以很方便地用较少的电池组件地给偏远地区用户提供生活电能，或者给移动通讯设备提供电力保障。目前，在市场上占据主导地位的太阳能电池主要是单晶硅和多晶硅太阳能电池，这两种电池的生产技术比较成熟，电池的光电转换效率较高，稳定性好(使用寿命都在15年以上)。传统光伏技术的发电成本尽管近年来降低很快，但仍高于火力发电成本2-3倍。未来仅仅依靠传统光伏技术的优化改进，能否实现规模化应用，仍存在巨大的技术难度和不确定性。因此，从根本上改变能源消费结构，开发成本更加低廉、原料更加丰富、环境更为友好、工作原理完全不同的新一代光伏技术才是解决这些问题的关键。

2012年，真正意义上的钙钛矿太阳能电池光伏技术出现，其效率记录提升的速度十分迅猛，被《Science》评选为2013年十大科学突破之一。这种新型的有机--无机复合的太阳能电池—钙钛矿太阳能电池以其成本低廉，制备简便的特点引起了人们的广泛关注。它也被认为是一种很有应用前途的太阳能的技术。

2012年8月，N.G.Park与M.等人合作，在TiO₂介孔层(m-TiO2)上使用CH₃NH₃PbI₃作为光捕获剂，并用固态空穴传输材料2，2'，7，7'-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9'-螺二芴2，2’，7，7’-tetrakis(N，N-p-dimethoxy-phenylamino)-9，9’-spirobifluorene，spiro-OMeTAD)(代替液态电解质，制备出结构为:FTO/TiO₂/CH₃NH₃PbI₃/spiro-OMeTAD/Au的固态电池，获得9.7％的光电转换效率。

2015年12月，瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的M.和A.Hagfeldt教授带领的研究团队研发出新型钙钛矿太阳能电池，认证效率达到21.0％，打破世界纪录。