[发明专利]一种钙钛矿太阳电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，包括透明导电衬底、空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层和金属电极，所述空穴传输层为P型导电大分子聚合材料，所述P型导电大分子聚合材料包括PbI₂嫁接的修饰层。本发明通过该修饰层表面，可有效降低钙钛矿前驱体溶液的表面张力，其原理是钙钛矿前驱体溶液中的有机铵卤化盐和嫁接在空穴传输材料表面上的PbI₂之间产生吸引力。更重要的是，该修饰层改性策略对于大多数非润湿性的空穴传输层均有效;本发明提出的修饰层改性为制备高效的倒结构钙钛矿太阳电池提供了一个广阔前景。

技术领域

本发明涉及光电功能材料与器件技术领域，更具体的说，特别涉及一种具有疏水功能层表面的钙钛矿电池及其制备方法。

背景技术

近十年来，钙钛矿太阳电池的效率已从最初的3.8%提高至25%以上，为实现高效率低成本的钙钛矿太阳电池带来了希望。

钙钛矿太阳电池根据光的照射方向分为正结构和倒结构。最近，低温制备的倒结构钙钛矿太阳电池效率突破21%，适用于柔性器件、叠层太阳电池。

钙钛矿太阳电池中的载流子传输层对载流子的分离，传输和收集非常重要。氧化钛（TiO₂），氧化锡（SnO₂）和PC₆₁BM是优良的电子传输材料（ETMs）。各种有机或无机材料常用作空穴传输层（HTLs）。聚合物的载流子迁移率通常为1×10^-4 cm²V^-1s^-1。

PTAA具有更高的空穴迁移率，为1×10^-2~1×10^-3 cm²V^-1s^-1，可以更有效地传输载流子。而且，PTAA的LUMO能级为-2.3 eV左右，HOMO能级为-5.25eV左右，与钙钛矿的能带较为匹配，这非常有利于载流子的提取和提高开路电压（Voc）。因此，倒结构钙钛矿太阳电池采用PTAA作空穴传输层有望实现更优异的光伏性能。然而，PTAA表面是疏水的，这为在PTAA表面上制备具有高结晶度的致密钙钛矿薄膜带来了挑战。PTAA与钙钛矿薄膜之间的不良接触成为载流子非辐射复合的新途径。此外，基于PTAA空穴传输层的倒结构钙钛矿太阳电池器件可重复性较差，降低了其商业化潜力。

因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。

发明内容

（一）发明目的：本发明致力于对P型导电大分子聚合材料表面进行改性，改善其浸润性，在疏水的P型导电大分子聚合材料表面上实现性能优异的倒结构钙钛矿太阳电池。

（二）技术方案:

一种钙钛矿太阳能电池，包括透明导电衬底、空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层和金属电极，其中，所述空穴传输层的材料为P型导电大分子聚合材料，所述P型导电大分子聚合材料包括PbI₂嫁接的修饰层。

所述的钙钛矿太阳能电池，其中，所述P型导电大分子聚合材料是PTAA、P3HT、PTB7、PCPDTBT、PCDTBT、Poly-TPD或者Spiro-TTB中的任意一种。

所述的钙钛矿太阳能电池，其中，将PbI₂制备在P型导电大分子聚合材料上，产生PbI₂嫁接的修饰层。

一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、对TCO玻璃基底进行超声波清洗；

步骤二、制备P型导电大分子聚合材料层；

步骤三、对P型导电大分子聚合材料层进行表面改性，在P型导电大分子聚合材料层上嫁接PbI₂修饰层；

步骤四、制备钙钛矿活性层；