[发明专利]氢碘酸修饰的锡铅混合钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，更具体地，涉及一种氢碘酸修饰的锡铅混合钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述氢碘酸修饰的锡铅混合钙钛矿太阳能电池，由上而下依次包括透明电极、空穴传输层、锡铅混合钙钛矿层、电子传输层、电子阻挡层以及对电极，所述锡铅混合钙钛矿层为在锡铅混合钙钛矿前驱体溶液中加入无机氢碘酸溶液后制成，通过无机氢碘酸的修饰，可抑制锡铅混合钙钛矿层中的锡离子氧化，降低钙钛矿薄膜的缺陷密度并改善钙钛矿薄膜的结晶，提高钙钛矿太阳能电池的器件稳定性和光电转换效率。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，更具体地，涉及一种氢碘酸修饰的锡铅混合钙钛矿 太阳能电池及其制备方法。

背景技术

近年来，铅基钙钛矿太阳能电池发展较迅速，其能体现较高的光电转换效率及稳定性， 但是铅的毒性较大，在制备、利用和后处理的过程中会产生环境问题而导致难以推广应用， 为了解决铅元素毒性的问题，目前也有利用其他无毒元素替代铅元素的太阳能电池种类，如 锡基钙钛矿太阳电池，其因不含铅元素，大幅降低了钙钛矿材料的毒性，但其光电转换效率 远低于铅基钙钛矿太阳电池，且材料极不稳定。锡铅混合钙钛矿太阳能电池结合了锡基钙钛 矿太阳能电池和铅基钙钛矿太阳能电池的优势，不仅提高了光电转换效率和稳定性，还降低 了材料的毒性，具有巨大的发展潜力。

尽管锡铅混合钙钛矿方面的研究已经有了较为明显的进展，但是其相比于纯铅的钙钛矿 材料仍有一定差距，其光电转换效率和稳定性还有待提高，这些问题主要材料是由能级失配、 锡易被氧化、界面缺陷等因素导致的。目前，出现了一些在锡铅混合钙钛矿前驱体溶液中引 入添加剂来提高电池性能的技术，如中国专利“一种铅锡共混钙钛矿层及其制备方法和应用” (申请号：201910886038.6，申请公布日：2019.12.10)公开了在铅锡共混钙钛矿前驱体溶液 中加入金属还原剂以减少钙钛矿的缺陷密度；中国专利“一种铅锡共混钙钛矿薄膜及其制备 方法和应用”(申请号：202011064738.6，申请公布日：2021.02.09)公开了在钙钛矿前驱体 溶液中添加两性离子还原剂可钝化钙钛矿薄膜的缺陷，同时调控铅锡共混钙钛矿的结晶，改 善钙钛矿薄膜的均匀性，这些技术虽然可以在一定程度上钝化界面，降低界面缺陷的密度， 调整钙钛矿层的结晶，提高钙钛矿层的成膜质量，从而提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效 率，但是这些技术均是从解决锡氧化的方面来提高器件的稳定性，而未解决铅的毒性问题， 也不能对铅锡混合钙钛矿太阳能电池的光电转化效率作进一步改善。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种氢碘酸修饰的锡铅混合 钙钛矿太阳能电池及其制备方法，可抑制锡铅混合钙钛矿层中的锡离子氧化，降低钙钛矿薄 膜的缺陷密度并改善钙钛矿薄膜的结晶，提高钙钛矿太阳能电池的器件稳定性和光电转换效 率。

本发明采取的技术方案是，提供一种氢碘酸修饰的锡铅混合钙钛矿太阳能电池，由上而 下依次包括透明电极、空穴传输层、锡铅混合钙钛矿层、电子传输层、电子阻挡层以及对电 极，所述锡铅混合钙钛矿层为在锡铅混合钙钛矿前驱体溶液中加入无机氢碘酸溶液后制成。

在本技术方案中，在锡铅混合钙钛矿前驱体溶液中引入了无机氢碘酸溶液，与在锡铅钙 钛矿前驱体溶液中引入其他有机氢碘酸盐或碘化物不同，无机氢碘酸可对锡铅混合钙钛矿薄 膜进行多方面改善，除了在锡铅混合钙钛矿前驱体溶液中作为还原剂抑制锡离子氧化改善薄 膜质量外，还能作为添加剂提高器件的光电转换效率，克服了其他添加剂只能针对钙钛矿薄 膜其中一个性能优化的不足，因此引入氢碘酸具有更大的优势。