[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本申请涉及一种钙钛矿太阳能电池，包括：空穴传输层的材料包括如式I所示的金属二硫烯配合物，其中，R₁、R₂、R₃和R₄，分别独立地选自未取代或取代的芳基或杂环芳基，M选自过渡金属、IIIA族金属和IVA族金属。本申请还涉及所述钙钛矿太阳能电池的制备方法。根据本申请的钙钛矿太阳能电池，使得到的太阳能电池具有优异的性能，能够提高光电转换效率。

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，具体地，涉及一种钙钛矿太阳能电池。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型高效率、低成本太阳能电池在全世界范围内被广泛关注。短短几年时间里，钙钛矿电池的光电转换效率从2009年的3.8％迅速攀升到超过22％，已接近商业化硅基太阳能电池的效率。进一步降低生产成本和提高器件的长时间稳定性是钙钛矿太阳能电池大规模应用亟待解决的关键问题。空穴传输层是高效率钙钛矿太阳能电池必不可少的关键组成部分。目前，高效率钙钛矿太阳能电池普遍采用有机小分子2,2’,7,7’-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(spiro-OMeTAD)、Poly(triarylamine)(PTAA)和导电聚合物poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonic acid)(PEDOT:PSS)等掺杂型空穴传输材料。这些掺杂型空穴传输材料的合成通常比较复杂，生产成本高昂。此外，掺杂剂的引入影响器件的长时间稳定性。因此，有必要开发廉价易得，性能优异的非掺杂型空穴传输材料；采用非掺杂的空穴传输材料替换目前普遍应用的掺杂型空穴传输材料，是解决钙钛矿电池长期稳定性和降低材料成本的有效途径。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本申请提供了一种钙钛矿太阳能电池，在空穴传输层材料中采用了金属二硫烯配合物，所述电池具有长期的稳定性和较低的生产成本，具有宽广的应用前景。

根据本申请的一个方面，提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括：空穴传输层的材料包括如式I所示的金属二硫烯配合物

其中，R₁、R₂、R₃和R₄，分别独立地选自未取代或取代的芳基或杂环芳基，M选自过渡金属、IIIA族金属和IVA族金属。在一个具体的实施例中，所述R₁、R₂、R₃和R₄，分别独立地选自未取代或被卤素、烷基、烷氧基或胺基取代的C₆-C₃₀芳基或C₄-C₃₀杂环芳基；M选自镍、铅、钴和铜。在另一更具体的示例中，所述R₁、R₂、R₃和R₄分别独立地选自未取代或被卤素、C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基或C₁-C₆胺基取代的C₆-C₁₅芳基。

根据本申请的钙钛矿太阳能电池的一个具体实施方式，所述金属二硫烯配合物的结构如式II和/式III所示，

根据本申请的钙钛矿太阳能电池的另一个具体实施方式，所述空穴传输层材料进一步包含Spiro-OMeTAD、P3HT(聚-3已基噻吩)、PTAA、PEDOT:PSS和石墨材料中的至少一种。

根据本申请的钙钛矿太阳能电池的另一个具体实施方式，所述钙钛矿太阳能电池进一步包括衬底、透光导电膜层、钙钛矿吸收层、电子传输层和电极。