[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，电池包括依次设置的ITO基底、SnO₂电子传输层、钙钛矿光吸收层、钝化层、空穴传输层和金电极层；所述钝化层为含有杂环铵盐阳离子(4,5‑二氢咪唑‑2‑肼氢)的卤素盐类物质。本发明通过在钙钛矿光吸收层和空穴传输层之间的界面处沉积含有杂环铵盐阳离子(4,5‑二氢咪唑‑2‑肼氢)的卤素盐类物质，对浅层和深层缺陷均进行钝化，可抑制非辐射复合并改善界面电荷提取，从而实现器件效率和稳定性的提高。

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

随着有机-无机杂化钙钛矿材料的蓬勃发展，其器件认证效率已经达到25.7％。然而，由于钙钛矿材料中含有混合的阳离子和阴离子，在热处理过程中会产生大量不利的缺陷，这无疑会对电池的效率和稳定性造成不利影响。在钙钛矿材料所涉及的不同类型的缺陷中，形成能低的点缺陷是最明显的，因为形成能低的点缺陷很可能成为非辐射复合的位置，从而导致开路电压和器件效率的降低。同时，由于钙钛矿材料的离子性质和良好的离子迁移速度，带电的点缺陷会在电场的作用下迁移到界面，从而导致光吸收层的加速降解。因此，为了获得高性能和稳定的钙钛矿太阳电池，不仅要钝化导致非辐射复合抑制的界面缺陷，而且要有效地抑制在不同环境下负责长期稳定的离子的迁移，这是至关重要的。

迄今为止，许多功能分子已被用来钝化铅基缺陷。然而，有机分子层的无机离子和固有的化学不稳定性限制了它们在实际应用中的推广。因此，迫切需要开发一种简单而有效的策略来处理界面处的铅基缺陷，以获得具有良好长期稳定性的高效钙钛矿光伏器件。

发明内容

有鉴于此，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,该钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率。

本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的ITO基底、SnO₂电子传输层、钙钛矿光吸收层、钝化层、空穴传输层和金电极层；

所述钝化层为含有杂环铵盐阳离子(4,5-二氢咪唑-2-肼氢)的卤素盐类物质。

本发明提供的太阳能电池包括ITO基底；具体实施例中，本发明以ITO导电玻璃作为ITO基底。ITO导电玻璃使用前进行清洗并烘干后，采用UV表面处理。

本发明提供的太阳能电池包括SnO₂电子传输层，所述SnO₂电子传输层由SnO₂溶液沉积后退火制得。所述SnO₂溶液由1mLSnO₂胶体分散液用去离子水稀释4～7倍得到SnO₂溶液。SnO₂电子传输层的厚度为20～30nm。

本发明提供的太阳能电池包括钙钛矿光吸收层；所述钙钛矿光吸收层的材料为(FAPbI₃)_0.95(MAPbBr₃)_0.05。所述钙钛矿光吸收层的厚度不低于100nm。所述钙钛矿光吸收层由钙钛矿前驱体溶液制得；所述钙钛矿前驱体溶液的制备过程：称取甲脒氢碘酸盐、甲基溴化铵、碘化铅、溴化铅，溶于有机溶剂中，充分搅拌过滤，得到钙钛矿前驱体溶液。

本发明提供的太阳能电池包括钝化层；所述钝化层为含有杂环铵盐阳离子(4,5-二氢咪唑-2-肼氢)的卤素盐类物质；所述钝化层为4,5-二氢咪唑-2-肼氢碘酸盐类物质、4,5-二氢咪唑-2-肼氢溴酸盐类物质和4,5-二氢咪唑-2-肼氢氯酸盐类物质中的一种或多种。所述钝化层的厚度为5～20nm。

本发明提供的太阳能电池包括空穴传输层；所述空穴传输层的厚度为150～220nm。

本发明提供的太阳能电池包括金电极层；所述金电极层的厚度为65～85nm。

本发明提供了一种上述技术方案所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：