[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：A)在衬底上沉积第一电荷传输材料，退火后得到第一电荷传输层；B)在所述第一电荷传输层表面涂覆钙钛矿前驱液，得到钙钛矿湿膜；C)在所述钙钛矿湿膜表面涂覆反溶剂液，退火得到钙钛矿薄膜；所述反溶剂液包括有稳定剂和反溶剂；D)在所述钝化钙钛矿层的沉积第二电荷传输材料，得到第二电荷传输层；E)在所述第二电荷传输层表面蒸镀电极层，得到掺杂钙钛矿太阳能电池。本发明中的该液相修饰能够更好地提高钙钛矿膜层和修饰层之间的渗透和结合，降低界面缺陷，控制修饰层的厚度；另外，只需一步升温结晶处理，因此制备简单、成本低。本发明还提供了一种钙钛矿太阳能电池。

技术领域

本发明属于钙钛矿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

有机无机杂化太阳能电池作为新的一代太阳能电池，在光电转换领域具有重要的地位，钙钛矿为离子晶体，其组成分非常容易极化受外界环境影响而变质。薄膜的稳定性主要包括湿稳定性、热稳定性和光稳定性。

解决钙钛矿薄膜稳定性不足是克服其应用的重要“卡脖子”关键问题之一，因此，常用一些方法来提高钙钛矿吸光层的稳定性，比如优化钙钛矿薄膜结晶动力学、钝化钙钛矿表面、界面以及使用添加剂等策略。研究证实钝化钙钛矿表面可以减少表面/界面处的非辐射载流子复合、提高载流子寿命、增强电池的湿稳定性等，因此，有效的钝化方式可以钝化晶界缺陷，增强薄膜强度，是提升(柔性)器件光电转换效率以及稳定性的有效措施。

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，本发明中的方法制备的钙钛矿材料具有较好的重复性、稳定性和光电转换效率。

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

A)在衬底上沉积第一电荷传输材料，退火后得到第一电荷传输层；

B)在所述第一电荷传输层表面涂覆钙钛矿前驱液，得到钙钛矿湿膜；

C)在所述钙钛矿湿膜表面涂覆反溶剂液，退火得到钙钛矿薄膜；

所述反溶剂液包括稳定剂和反溶剂；所述稳定剂为带有磺基、亚磷酸氢基、羧基、伯铵基、叔铵基、仲铵基、季铵基和巯基中的一种或多种官能团的化合物；

D)在所述钝化钙钛矿层的沉积第二电荷传输材料，得到第二电荷传输层；

E)在所述第二电荷传输层表面蒸镀电极层，得到掺杂钙钛矿太阳能电池。

优选的，所述反溶剂为氯苯或乙醚。

优选的，所述反溶剂液中稳定剂的浓度为0.5～5mg/mL。

优选的，所述稳定剂包括铵链烷磺基内酯、五水合亚磷酸氢钠、三嗪聚羧酸、4-氨基环己烷-1-羧酸、2-氨基环己烷-1-甲腈和巯基乙胺中的一种或几种。

优选的，所述步骤C)中退火的温度为130～160℃，所述步骤C)中退火的时间为10～20min。

优选的，所述步骤B)具体为：

在所述第一电荷传输层表面涂覆钙钛矿前驱液，在60～80℃下加热0.5～2min，得到钙钛矿湿膜。

优选的，所述步骤A)中退火为温度为130～160℃，所述步骤C)中退火的时间为20～50min。

优选的，所述衬底先依次经过乙醇、异丙醇和丙酮清洗，氮气吹干后，再沉积第一电荷传输材料。

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池，包括依次接触的衬底层、第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和电极层；

所述钙钛矿层包括钙钛矿材料和稳定剂；所述稳定剂为带有磺基、亚磷酸氢基、羧基、伯铵基、叔铵基、仲铵基、季铵基和巯基中的一种或多种官能团的化合物。