[发明专利]一种钙钛矿复合层以及太阳能电池

说明书

本申请提供一种钙钛矿复合层以及太阳能电池，该钙钛矿复合层包括：钙钛矿层，以及位于所述钙钛矿层的至少一个表面上的钝化层，其中，所述钝化层由带有至少一个端炔基或端烯基的有机盐聚合物形成。本申请提供的钙钛矿复合层包括钙钛矿层和钝化层，该钝化层可以简单地由带有端炔基或端烯基的有机盐聚合物形成，制备工艺简单，且以该钙钛矿复合层所组装的太阳能电池的效率高，重复性好，稳定性也有明显提升。

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，特别是涉及钙钛矿太阳能电池领域。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿材料具有优异的光学和电子特性，如高吸收系数，长电荷载流子扩散长度和低缺陷密度以及可调谐带隙。基于该材料的太阳能电池在功率转换效率方面取得了巨大进步，其效率已跃升至25.7％。钙钛矿太阳能电池虽然具有高效率，然而钙钛矿作为离子型化合物具有易离子迁移的特性，并且钙钛矿多晶薄膜材料本征的性质决定了薄膜表面存在许多的缺陷；同时，在薄膜加工生长过程中由于钙钛矿薄膜与玻璃基底热膨胀系数不同导致薄膜存在残余应力堆积进而引起晶格畸变，在严苛条件下(如高温、高湿度环境下)，薄膜表面的缺陷以及内部的残余应力导致钙钛矿三维结构框架迅速崩塌，导致卤化物钙钛矿太阳能电池长期稳定性变差。

因此，钙钛矿太阳能电池重复性差及环境稳定性差始终是不可回避的问题。为了获得高效率、重复性好、稳定性好的器件，多采用表面修饰、掺杂或者改良器件制备工艺等方法。

中国发明专利CN 109873082 A公开一种采用全氟磺酸树脂薄膜作为界面钝化层，对钙钛矿薄膜起到钝化作用，提高钙钛矿吸收层的结晶性。全氟磺酸树脂是一种高聚物，主要是通过优化碘化铅的取向生长来达到提高钙钛矿薄膜结晶性的作用，但界面层的引入会对载流子的传输产生一定的阻碍作用。并且，薄膜制备过程中产生的残余应力对器件的效率及稳定性产生不利的影响。

发明内容

本申请提供一种钙钛矿复合层，包括：

钙钛矿层，以及

位于所述钙钛矿层的至少一个表面上的钝化层，其中，所述钝化层由带有至少一个端炔基或端烯基的有机盐形成。

在一种实施方式中，所述钝化层是由带有至少一个端炔基或端烯基的有机盐形成聚合物膜层。

在一种实施方式中，所述带有至少一个端炔基或端烯基的有机盐包括阴离子和阳离子，其中阴离子和阳离子中至少之一带有端炔基或端烯基。

在一种实施方式中，所述阴离子为有机酸根，优选为带有端炔基或端烯基的有机酸根；所述阳离子选自铵阳离子、钾离子、钠离子、铯离子及其组合，优选地，所述铵阳离子带有端炔基或端烯基。

在一种实施方式中，所述带有至少一个端炔基或端烯基的有机盐选自4- 乙烯基苯胺苯磺酸盐、4-乙炔基苯胺苯磺酸盐、4-乙烯基苯胺硼酸盐、4-乙炔基苯胺硼酸盐、4-乙烯基苯胺六氟磷酸盐、4-乙炔基苯胺六氟磷酸盐、4- 乙烯基苯胺苯甲酸盐、4-乙炔基苯胺苯甲酸盐、4-乙烯基苯胺四氟硼酸盐、 4-乙炔基苯胺四氟硼酸盐、4-乙烯基苯磺酸铯盐、4-乙炔基苯磺酸铯盐、4- 乙烯基苯胺4-乙烯基苯甲酸盐、4-乙炔基苯胺4-乙炔基苯甲酸盐、4-乙烯基苯胺4-乙烯基苯磺酸盐、4-乙炔基苯胺4-乙炔基苯磺酸盐及其组合中的至少一种。

在一种实施方式中，所述钙钛矿层的厚度为100-1000nm；所述钝化层的厚度为0.3-10nm。

在一种实施方式中，钙钛矿层包括AMX₃，其中A选自C₄H₁₁N⁺、CH₃NH₃⁺、 HC(NH₂)₂⁺、Cs⁺和Rb⁺及其组合；M选自Pb²⁺和Sn²⁺及其组合；X选自卤素离子和类卤素离子及其组合。