[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，所述钙钛矿太阳能电池中，空穴传输层和顶电极层之间设置有氧化钒钝化层。本发明通过在钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层和顶电极层之间设置有氧化钒钝化层，利用氧化钒钝化层，能够起到载流子选择作用提高器件性能，并结合钙钛矿太阳能电池达到一个高效且低成本的目的，此外，本发明通过ALD沉积制备氧化钒钝化层，有效保证钙钛矿太阳能电池不被破坏，从而具有结构简单、制备简易和稳定性高等特点。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池具有价格便宜、制造工艺简单等特点，并且其具备光电转换效率高和带宽可调的特点，利于做叠层太阳能电池的上电池，近年来受到了很大的关注。

目前，传统的正置钙钛矿太阳能电池一般在没有封装的情况下，存在稳定性较差的问题，一般用氧化钼钝化层来提高稳定性，但是又会在70度以上的温度条件下发生褶皱。因此需要一个耐高温且不影响电荷传输的钝化层来提高器件的稳定性

CN111463349A公开了一种提高钙钛矿太阳能电池稳定性的方法，钙钛矿太阳能电池包括电极层、电子传输层、空穴传输层、钙钛矿薄膜层，在制备钙钛矿薄膜层的过程中添加了稳定剂，所述稳定剂为具有F-B结构的化合物，其中，F是指卤素氟，B是指具有强吸电子作用的化学结构。该发明在钙钛矿材料中使用添加剂去稳定钙钛矿材料中的碘，抑制碘离子移动，提供一种具有掺杂添加剂的活性层的钙钛矿薄膜及其应用于太阳能电池，从而提高钙钛矿薄膜太阳能电池的长期稳定性。

CN111092157A公开了一种高效稳定钙钛矿太阳能电池的制备方法，该方法包含：在透明导电衬底上旋涂空穴传输层，在60～100℃退火处理；将钙钛矿层旋涂于空穴传输层上，在80～140℃退火处理；将旋涂钙钛矿层后的材料置于湿度为24～39％的空气环境中静置；将电子传输层旋涂在钙钛矿层上，在80～100℃退火处理；将阴极修饰层旋涂在电子传输层上；将金属电极真空蒸镀在阴极修饰层上。该发明的方法利用空气中无处不在的水分对钙钛矿薄膜进行处理，使得钙钛矿薄膜与空气充分接触，在水分的作用下使钙钛矿分解再重结晶，以增大钙钛矿晶粒，减少晶界面积，降低缺陷态密度，改善界面电荷传输，从而提高PSCs器件性能。

CN109786555A公开了一种钙钛矿太阳能电池及制备方法，该太阳能电池包括自下而上的透明衬底层、透明阳极层、阶层梯度空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、电子缓冲层、金属阴极层。上述各层主要通过蒸镀工艺制备而成。该发明的太阳能电池开路电压VOC及光电转换效率PCE较高，最大效率可达16.8％，开路电压可达到1.05V，稳定性好。

现有钙钛矿太阳能电池，均存在结构复杂、制备困难、成本高和稳定性差等问题，因此，如何在保证钙钛矿太阳能电池在具有效率高、结构简单、成本低和制备简易的情况下，还能够具有高稳定性，成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种氧化钒钝化层钙钛矿太阳能电池及其制备方法，通过在空穴传输层和顶电极层之间设置有氧化钒钝化层，在不影响电荷传输的情况下，通过隧穿作用能够显著提高器件稳定性，具有结构简单、制备简易和稳定性高等特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池中，空穴传输层和顶电极层之间设置有氧化钒钝化层。

本发明通过在钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层和顶电极层之间设置有氧化钒钝化层，利用氧化钒钝化层提供的载流子选择功能，能够提升其性能，同时在提升其性能的情况下提供一层致密的保护膜来提高钙钛矿太阳能电池的水氧及热稳定性，从而具有高效率、结构简单、制备简易和稳定性高等特点。

作为本发明的一个优选技术方案，所述钙钛矿太阳能电池包括依次层叠设置的基底层、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、氧化钒钝化层和顶电极层。