[发明专利]一种减缓离子迁移的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种减缓离子迁移的钙钛矿太阳能电池，包括依次接触的衬底、第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和电极层；所述钙钛矿层中包括钙钛矿材料和离子固化剂；所述离子固化剂为阴离子聚丙烯酰胺或阳离子聚丙烯酰胺。本发明在钙钛矿层中添加了离子固化剂，其过大的分子半径不允许进入钙钛矿晶格，长链分子只能分布在钙钛矿薄膜的晶界位置，并补充空位，钝化晶界处的缺陷位点，防止晶界处离子迁移。离子在固化剂中的扩散速度慢，能被有效阻挡，从而提升期间的效率和稳定性。本发明还提供一种减缓离子迁移的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

技术领域

本发明属于钙钛矿电池技术领域，尤其涉及一种减缓离子迁移的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（PSC，perovskitesolarcell）是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。钙钛矿最初单指钛酸钙（CaTiO₃）这种矿物，后来把结构为ABX₃以及与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。

钙钛矿电池属于第三代太阳能电池，其结构大致可以分为正置(n-i-p)结构和倒置(p-i-n)结构两大类，电池结构简单。但钙钛矿是一种软离子晶体，钙钛矿薄膜是多晶薄膜，在晶界和表面存在很多缺陷位点，在这些晶界和表面缺陷位点极易发生离子迁移，不利的离子迁移造成器件效率损失和稳定性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减缓离子迁移的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本发明中的钙钛矿太阳能电池能够减缓钙钛矿多晶薄膜内的离子迁移的作用，具有更高的器件效率和稳定性。

本发明提供一种减缓离子迁移的钙钛矿太阳能电池，包括依次接触的衬底、第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和电极层；

所述钙钛矿层中包括钙钛矿材料层和离子固化剂层；

所述离子固化剂层包括阴离子聚丙烯酰胺或阳离子聚丙烯酰胺。

优选的，所述衬底为玻璃衬底或TCO衬底；

所述第一电荷传输层包括氧化镍；所述第二电荷传输层包括C60；所述电极层包括Cu。

本发明提供如上文所述的减缓离子迁移的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，退火得到第一电荷传输层；

B）将聚苯乙烯与钙钛矿前驱体溶液混合，得到的混合溶液涂布在所述第一电荷传输层表面，干燥后退火得到钙钛矿前驱层；

C）将所述钙钛矿前驱层浸泡于环己烷溶液中，取出后使用环己烷进行冲洗并氮气吹干；

D）将离子固化剂溶液涂布至所述步骤C）得到的钙钛矿前驱层表面，退火后得到钙钛矿层；

E）在所述钙钛矿层表面依次沉积第二电荷传输材料层和电极层，得到减缓离子迁移的钙钛矿太阳能电池。

优选的，所述步骤A）中退火的温度为200~300℃；所述退火的时间为20~50min。

优选的，所述步骤B）中混合溶液中聚苯乙烯的浓度为0.01~0.1g/mL。

优选的，所述步骤C）中浸泡的时间为10~60min。

优选的，所述离子固化剂溶液包括离子固化剂和溶剂；

所述溶剂为乙二醇；所述离子固化剂溶液中离子固化剂的浓度为2~8mg/mL。

优选的，所述步骤D）中退火的温度为100~150℃；所述步骤D）中退火的时间为10~30min。

优选的，所述钙钛矿前驱体溶液包括钙钛矿材料和溶剂；