[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其中钙钛矿太阳能电池包括导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及金属电极，其中，空穴传输层中包含空穴传输层材料和具有过氧键的有机化合物；空穴传输层材料选自Spiro‑OMeTAD、PTAA中的任一种；具有过氧键的有机化合物选自青蒿素类化合物、二酰基过氧化物、过氧酯、过氧化碳酸酯、以及酮过氧化物中的至少一种。本发明能够省去空穴传输层长时间的氧化时间，提高钙钛矿型太阳能电池的生产效率，并能使钙钛矿太阳能电池具有更高的光电转换效率和环境稳定性。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能作为新能源中的重要组成部分，在人类文明的发展过程中占据着重要的地位。目前，太阳能电池是太阳能最主要的转化方式，因此太阳能电池的发展在世界范围内备受关注。

钙钛矿型太阳能电池，是一种利用钙钛矿型有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，作为新型太阳能电池，具有光电转换效率高、生产成本低的优点。钙钛矿型太阳能电池通常分为正置结构和倒置结构，其中，正置结构通常由下至上依次为透明基底材料、透明导电氧化物、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、以及顶电极，倒置结构通常由下至上依次为透明基底材料、透明导电氧化物、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、以及顶电极，而正置结构钙钛矿型太阳能电池通常具有更高的光电转换效率。正置结构钙钛矿型太阳能电池常用的空穴传输层材料通常包括2，2'，7，7'-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9'-螺二芴(即Spiro-OMeTAD，分子量1225.43)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](即PTAA)，但是，使用这类材料在制备空穴传输层时，需对空穴传输层长时间氧化处理以激活或进一步提升空穴传输层的空穴传输性能，但是，长时间氧化使得制备空穴传输层时需要花费大量时间，不利于提高钙钛矿型太阳能电池的生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以提高钙钛矿型太阳能电池的生产效率，以及提高钙钛矿型太阳能电池的光电转换效率和环境稳定性。具体技术方案如下：

本发明的第一方面提供了一种钙钛矿太阳能电池，其包括导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及金属电极，其中，所述空穴传输层中包含空穴传输层材料，掺杂剂和具有过氧键的有机化合物；

所述空穴传输层材料选自Spiro-OMeTAD、PTAA中的任一种；

所述掺杂剂选自4-叔丁基吡啶(tBP)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(Li-TFSI)、4-异丙基-4'-甲基二苯基碘离子四(五氟苯基)硼酸盐(TPFB)中的至少一种；

所述具有过氧键的有机化合物选自青蒿素类化合物、二酰基过氧化物、过氧酯、过氧化碳酸酯、以及酮过氧化物中的至少一种；

所述钙钛矿吸光层中的钙钛矿化合物ABX₃包含APbI₃，其中A选自MA、FA和Cs中的至少一种。

在本发明的一种实施方案中，所述青蒿素类化合物选自青蒿素、青蒿琥酯、双氢青蒿素、蒿甲醚以及蒿乙醚中的至少一种；

所述二酰基过氧化物选自二异丁基酰基过氧化物、二乙酰基过氧化物中的至少一种；

所述过氧酯选自叔辛基过氧酯、叔丁基过氧酯中的至少一种；

所述过氧化碳酸酯选自过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化二碳酸二乙酯中的至少一种；

所述酮过氧化物选自过氧化丁酮、过氧化乙酰丙酮中的至少一种。

在本发明的一种实施方案中，所述青蒿素类化合物在所述空穴传输层中的含量为5.9×10^-6～7.08×10^-5mol/cm³。