[发明专利]一种8-羟基喹啉金属配合物钙钛矿型太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂8‑羟基喹啉金属配合物钙钛矿型太阳能电池及其制备方法，该8‑羟基喹啉金属配合物钙钛矿型太阳能电池，包括自下而上依次层叠设置的FTO层、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、BCP层和电极，所述钙钛矿层为经过掺杂8‑羟基喹啉金属配合物得到的钙钛矿层，所述掺杂后的钙钛矿层材料为Cs_0.17(NH₂CH＝NH₂)_0.83PbI₃和CH₃NH₃PbI₃中的至少一种。该太阳能电池掺杂材料价格低廉，操作方法简便，容易控制；它增大了器件的短路电流、填充因子和开路电压，为钙钛矿太阳能电池的稳定性和转化效率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，具体涉及一种8-羟基喹啉金属配合物钙钛矿型太阳能电池及其制备方法。

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。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，能源问题日益成为制约人类社会发展的瓶颈。可再生新能源的开发有助于缓解世界能源和环境的压力，而太阳能是资源量最大、分布最为广泛的绿色可再生能源。越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。

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。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)。但是，硅系太阳能电池对原材料要求苛刻，纯度一般要在99.9999％以上，而且制作工艺复杂，成本高居不下，发电成本较高，无法实现超大规模实用化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种8-羟基喹啉金属配合物钙钛矿型太阳能电池，另一目的是提供8-羟基喹啉金属配合物钙钛矿型太阳能电池制备方法，通过向钙钛矿掺杂8-羟基喹啉金属配合物提高钙钛矿型太阳能电池的效率和稳定性。

一种8-羟基喹啉金属配合物钙钛矿型太阳能电池，包括自下而上依次层叠设置的FTO层、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、BCP层和电极；所述钙钛矿层为经过掺杂8-羟基喹啉金属配合物得到的钙钛矿层，所述掺杂后的钙钛矿层材料为Cs_0.17(NH₂CH＝NH₂)_0.83PbI₃和CH₃NH₃PbI₃中的至少一种。

进一步地，所述8-羟基喹啉金属配合物为8-羟基喹啉-镓、8-羟基喹啉-铜、8-羟基喹啉-镁和8-羟基喹啉-铝中的任意一种。

进一步地，所述电子传输层的材料是PCBM。

进一步地，所述电极的材料是金和银中的其中一种。

进一步地，所述BCP层材料是2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉。

进一步地，所述FTO层厚度为450nm,空穴传输层(NiO_X)厚度为10-50nm、钙钛矿层厚度为300-400nm、电子传输层(PCBM)厚度为50-100nm、BCP层厚度为为6nm以及电极的厚度为120nm。

一种8-羟基喹啉金属配合物钙钛矿型太阳能电池制备方法，所述方法包括钙钛矿层的制备，所述钙钛矿层的制备包括如下步骤：