[发明专利]一种用于钙钛矿太阳能电池自编织准单层PEDOT:PSS膜及制备方法

说明书

本发明涉及一种用于钙钛矿太阳能电池空穴传输的自编织准单层PEDOT:PSS膜及其制备方法。本发明所述自编织准单层PEDOT:PSS膜是传统PEDOT:PSS薄膜的改进。本发明应用的钙钛矿太阳能电池由上到下依次为透明导电衬底、自编织准单层PEDOT:PSS膜、钙钛矿吸光层、电子传输层、缓冲层和金属电极。本发明基于PEDOT:PSS的固有极性以及透明导电衬底的表面特性，设计并制备了一种用于传导空穴的自编织准单层PEDOT:PSS并应用在钙钛矿太阳能电池中。所述的自编织准单层PEDOT:PSS完全采用溶液自组装的方式制备，操作简单、成本低廉，且稳定性好，易于产业化。

技术领域

本发明涉及薄膜材料与器件技术领域，特别是涉及一种用于钙钛矿太阳能电池空穴传输的自编织准单层PEDOT:PSS膜及其制备方法。

背景技术

在此能源伴随社会发展，人类利用电能已经有近200年的历史。近年来，传统能源发电所引发的环境污染已经受到国内外的广泛关注，新能源的开发和利用成为当今世界的主题之一。太阳能是取之不尽用之不竭的清洁能源，无疑是目前最具前景的方向之一。硅基太阳能电池目前已经实现产业化，且有着成熟的产业链与市场，但迅猛发展的背后依旧存在较为严重的高能耗与高污染问题。因此，研究和开发新型薄膜太阳能电池十分必要。钙钛矿太阳能电池在十余年的发展中，效率世界纪录已经提升到25.5%，被认为是最具潜力的太阳能电池之一。

钙钛矿太阳能电池是由特有的三明治结构，倒置和正置结构是钙钛矿太阳能电池的主流结构。倒置结构具有制备简单，无迟滞等优点，由上到下依次为透明导电衬底、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、背电极。PEDOT:PSS (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate))是目前使用最多的空穴传输材料之一，同时在钙钛矿制备中，PEDOT:PSS作为制备基底，对钙钛矿吸光层的制备产生直接的影响。除酸性外，光学结构不匹配限制了PEDOT:PSS的进一步发展。因此，在开发空穴传输层过程中，解决酸性、光学匹配等问题刻不容缓。

发明内容

本发明涉及一种用于钙钛矿太阳能电池空穴传输的自编织准单层PEDOT:PSS膜及其制备方法。针对现有技术研究的不足，旨在提供一种用于钙钛矿太阳能电池空穴传输的自编织准单层PEDOT:PSS膜及其制备方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种用于钙钛矿太阳能电池空穴传输的自编织准单层PEDOT:PSS膜，包括透明导电衬底，所述透明导电衬底上设有自编织准单层PEDOT:PSS膜。

在本发明的实施例中，所述透明导电衬底选自沉积有重掺杂金属氧化物的透明玻璃或柔性衬底。

在本发明的实施例中，所述自编织准单层PEDOT:PSS选自聚离子复合物PEDOT:PSS水溶液。

在本发明的实施例中，所述太阳能电池空穴传输层选用自编织准单层PEDOT:PSS空穴传输层。

在本发明的实施例中，所述太阳能电池钙钛矿吸光层选自有机无机杂化钙钛矿材料。

在本发明的实施例中，所述太阳能电池电子传输层选自富勒烯及其衍生物。

在本发明的实施例中，所述太阳能电池背电极选自BCP/Ag电极。

本发明第二方面提供一种自编织准单层PEDOT:PSS膜的制备方法，包括以下步骤：

1）透明导电衬底表面洁净处理：采用稀释200倍的Decon 90清洗液，去离子水依此清洗，清洗液超声30分钟，跟换去离子水3-5次，每次10分钟；

2）自编织准单层PEDOT:PSS膜自组装：采用质量分数为1.2%-1.7%的AI 4083作为PEDOT:PSS原料。

在本发明的一些实施例中，自编织准单层PEDOT:PSS膜的制备包括以下步骤：