[发明专利]一种太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池包括电极、无机空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和对电极，无机空穴传输层和钙钛矿层之间设有聚合物修饰层；聚合物修饰层的厚度为1nm‑50nm。本发明还提供了上述太阳能电池的制备方法。本发明的太阳能电池具有较高的光电转化效率。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池及其制备方法，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于太阳能技术领域。

背景技术

短短几年，钙钛矿太阳能电池的能量转换效率从最初的3.8％提高到23.7％，使其可以和硅太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池和碲化镉太阳能电池相媲美。钙钛矿太阳能电池的典型结构有正式结构(透明电极/电子传输层/钙钛矿层/空穴传输层)和反式结构(透明电极/空穴传输层/钙钛矿层/电子传输层)。

目前来看，国际认证的最高效率很多都是基于正式结构的器件，相比之下，反式钙钛矿太阳能电池的性能较差。但是另一方面，反式钙钛矿太阳能电池的稳定性好，制备工艺简单，更适合柔性卷对卷生产，所以提高反式器件的能量转换效率很有意义。

钙钛矿太阳能电池中，电子传输层和空穴传输层至关重要。钙钛矿层吸收光能产生电子和空穴两种载流子，通过与电子传输层和空穴传输层之间能级匹配，实现载流子的分离和传输。一般要求传输材料和钙钛矿材料能级匹配实现载流子的有效提取，还要有较好的载流子迁移速率实现载流子的有效传输，另外还要求传输材料稳定性好，缺陷少。

在反式钙钛矿太阳能电池中，相比电子传输材料，空穴传输材料更加重要。因为空穴传输材料位于窗口层，需要有较高的透光性，并且空穴传输层的质量对于后续钙钛矿的成膜等影响较大。无机空穴传输材料氧化镍，CuSCN，CuO等因为良好的透光性，稳定性和空穴传输性能而被广泛应用于反式钙钛矿太阳能电池中，但是相比基于聚合物空穴传输材料如PTAA等，无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的性能较差，尤其是短路电流和填充因子，其中一个原因是无机空穴传输材料和钙钛矿吸光层之间接触不好导致的载流子传输不好，这种接触不好主要有主要是由于1、无机材料表面粗糙导致和钙钛矿物理接触不好；2、两种无机材料的晶格不匹配导致的载流子传输势垒的产生；3、无机空穴材料浸润性引起的钙钛矿结晶性差的问题。

目前的方法是通过在无机空穴传输材料里面掺杂镁，铜，镍等来提高无机空穴传输材料的导电性，进而可以改善器件的性能，但是无法解决无机空穴传输层和钙钛矿之间的传输问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种太阳能电池，该太阳能电池可以解决反式钙钛矿太阳能电池由于无机空穴传输材料与钙钛矿之间的接触不好导致性能较差的问题。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种太阳能电池，其中，该太阳能电池包括电极、无机空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和对电极，无机空穴传输层和钙钛矿层之间设有聚合物修饰层；

聚合物修饰层的厚度为1nm-50nm。

本发明的聚合物修饰层本身为可以传输空穴的有机空穴传输材料，首先，聚合物修饰层加在无机空穴传输层上可以改善表面粗糙度，改善无机空穴传输层和钙钛矿层之间的物理接触；其次，聚合物修饰层可以改善无机空穴传输材料和钙钛矿层之间的晶格不匹配；最后，通过聚合物修饰层可以改善钙钛矿浸润性，改善钙钛矿的结晶性，进而，聚合物修饰层的引入可以显著提高反式钙钛矿太阳能电池的效率。

在本发明的一具体实施方式中，聚合物修饰层的厚度可以为8nm-30nm，进一步优选为10nm-20nm。

本发明的太阳能电池的聚合物修饰层是由聚合物修饰溶液制备得到的。其中，聚合物修饰溶液是由聚合物和溶剂混合得到的。

在本发明的一具体实施方式中，采用的聚合物为满足和钙钛矿能级匹配的有机半导体材料，优选为以下物质中的一种：