[发明专利]一种钝化钙钛矿电池的方法及钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明涉及一种钝化钙钛矿电池的方法及钙钛矿太阳能电池，所述的钝化修饰层由3‑溴丙胺氢溴酸盐溶液修饰后产生，一方面溴离子能够钝化钙钛矿层表面由于卤素离子空位造成的缺陷，另一方面氨基会与未配位的铅离子产生较强的相互作用，从而钝化未配位的铅离子，钝化缺陷，从而减少缺陷态密度，降低非辐射复合。此外，3‑溴丙胺氢溴酸盐首先附着在钙钛矿层的晶界处，填补晶界处的空洞，避免漏电流的产生，并减少离子迁移现象，从而减少迟滞效应。除此之外，钝化后钙钛矿薄膜表面的能级结构发生变化，促进能级梯度排列，缩小能级壁垒，使空穴的转移与提取更加高效，从而提高钙钛矿电池的光电转换效率与稳定性。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种钝化钙钛矿电池的方法及钙钛矿太阳能电池。

背景技术

虽然钙钛矿太阳能电池的光电转换效率有了大幅度提高，已经达到了25.7％，可与晶硅太阳能电池相媲美。然而，钙钛矿太阳能电池非常不稳定，在高温、高湿和氧气的侵袭下其光电性能严重下降或消失。其原因之一是由于钙钛矿太阳能电池存在着各种各样的缺陷，诱导钙钛矿层发生降解与相转变，严重影响了其光电转换效率与稳定性。在钙钛矿太阳能材料中有主要包含以下四种主要类型的缺陷：(1)本征点缺陷；(2)杂质缺陷；(3)二维缺陷，包括晶界和表面缺陷；(4)三维缺陷，如铅团簇。这些缺陷是造成钙钛矿太阳能电池滞后、光电转化效率降低、稳定性差、非辐射复合、电荷俘获、电荷散射和离子迁移效应的原因。

当采用无机铯离子(Cs⁺)取代有机阳离子时，钙钛矿材料具有更高的本征稳定性。由于没有挥发性有机阳离子的存在，无机钙钛矿在高温下的稳定性显著提高。铯基全无机卤化物钙钛矿CsPbX₃(X＝Cl，Br，I)因其优异的热稳定性和光电性能而受到研究人员的广泛关注。但是，无机钙钛矿仍然存在着诸多各种各样的缺陷，致使其稳定性与光电转换效率仍然较低。

因此如何减少钙钛矿的缺陷密度，如何更加有效的钝化钙钛矿缺陷，从而提高钙钛矿的光电转换效率与稳定性，成为了亟需解决的问题。

发明内容

为了钝化钙钛矿缺陷，减少钙钛矿层的缺陷态密度，本发明提供了一种钝化钙钛矿电池的方法及钙钛矿太阳能电池。本发明提供的缺陷钝化方法能够有效降低钙钛矿太阳能电池的缺陷态密度，抑制了非辐射复合，减少了离子迁移与迟滞现象。并且在钝化缺陷的同时，在钙钛矿层与电极层之间构筑了梯度排列的能级，减少了能级壁垒，从而使空穴转移更加高效。因此本发明可以有效地提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率与稳定性，工艺简单成本低廉，有利于促进钙钛矿的商业化应用，具有广阔的应用前景。

本发明提供的一种钙钛矿太阳能电池包含以下结构：导电基底\电子传输层\钙钛矿层\钝化修饰层\电极层。

所述的钝化修饰层由特定材料3-溴丙胺氢溴酸盐构成，其具有特定的分子结构，一方面溴离子能够钝化卤素的空位缺陷，另一方面氨基与未配位的铅离子具有较强的配位作用，钝化了铅离子缺陷。双重钝化能够有效的钝化钙钛矿缺陷，同时提高钙钛矿层的稳定性。

本发明提供的一种钝化钙钛矿电池的方法及钙钛矿太阳能电池，其技术方案包含以下步骤：

(1)将导电基底清洗干净并进行干燥后，在其导电面上组装一层电子传输层；

(2)按照一定浓度配制钙钛矿前驱体，将其溶解在溶剂A中,搅拌至溶液澄清，制得钙钛矿前驱体溶液；将适当3-溴丙胺氢溴酸盐溶解于溶剂B中，制备出一定浓度的3-溴丙胺氢溴酸盐(3Br-PABr)溶液；

(3)将组装好电子传输层的基底臭氧处理或者等离子体处理3-30min；随后转移到旋涂仪中，在电子传输层上表面滴加一定量的钙钛矿前驱体溶液，静置后以500-9000rpm的速度旋涂10-120秒，在旋涂结束前3-23秒滴加一定量反溶剂；待旋涂结束后迅速将基底转移到40-70℃的热台上退火10-60秒，然后置于100-300℃的热台上退火5-120分钟；