[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其中，制备方法包括预处理FTO导电玻璃；制备二异丙氧基双乙酰丙酮钛/无水正丁醇溶液，并将二异丙氧基双乙酰丙酮钛/无水正丁醇溶液旋涂到预处理后的FTO导电玻璃上，获得致密层；制备二氧化钛浆料/无水乙醇溶液，并将二氧化钛浆料/无水乙醇溶液旋涂到致密层上，获得介孔薄膜层；制备钙钛矿前驱体溶液，并将钙钛矿前驱体溶液旋涂到介孔薄膜层上，获得钙钛矿薄膜层；制备三甲基化亚砜溶液，并将三甲基化亚砜溶液旋涂到钙钛矿薄膜层上，获得钝化层；在钝化层上设置空穴传输层后，在空穴传输层和FTO导电玻璃上沉积电极。本发明能够获得钙钛矿薄膜层的内部缺陷被钝化的钙钛矿太阳能电池。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于钙钛矿太阳能电池制备技术领域。

背景技术

溶液可加工的混合有机-无机卤化物钙钛矿能够用于太阳能电池，获得钙钛矿太阳能电池(PSC)。

目前，钙钛矿太阳能电池(PSC)的太阳能-电能转换效率(PCE)已突破25％，并且价格低，但是，钙钛矿对水、光和热具有较差的稳定性。据报道PSC的预期寿命最长为10000小时，与硅太阳能电池的25年寿命相比，毫无市场竞争力。为提高钙钛矿的商业价值，需要进一步提高其长期的稳定性。

钙钛矿是指一类陶瓷氧化物，其基本结构为ABX3，其晶体结构属于立方晶系，B、X离子通过强配位键形成八面体结构[BX6]4-，B位于八面体的体心，X位于八面体的顶点，八面体通过角共享扩展形成3D网络结构，而A位阳离子则填充于八面体3D网络形成的空隙中。这种具有理想晶格结构的钙钛矿也被称为三维钙钛矿(3D钙钛矿)，当A位离子足够小时，可以保持其[BX6]4－立方构型的完整性。它们的晶体稳定性和可能的结构由Goldschmidt公差因子(t)和八面体因子(μ)决定：t＝(rA+rB)/(√2(rB+rX))，其中rA、rB和rX是相应离子的离子半径，μ＝rB/rX。为了保持钙钛矿的三维结构，t和μ通常必须分别在0.81t1.11和0.44μ0.90的范围内，否则就会形成链状的一维钙钛矿(1D钙钛矿)或者层状的二维钙钛矿(2D钙钛矿)，而1D钙钛矿和2D钙钛矿的活性远远不及3D钙钛矿。

钙钛矿太阳能电池器件的基本结构有导电玻璃、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层以及金属电极。由于器件本身的性质以及生产工艺会使钙钛矿产生缺陷，缺陷使钙钛矿具有活性并易于分解，从而形成非辐射复合，进而影响器件性能和稳定性。

钝化钙钛矿能够减少钙钛矿产生缺陷，是提升钙钛矿太阳能电池器件性能的有效策略。作为一种界面工程，钝化钙钛矿能够改善钙钛矿的膜层质量，减少电子和空穴的非辐射复合概率，有效提高钙钛矿太阳能的光电性能和稳定性。已有研究证明通过钝化低维钙钛矿能够有效提高太阳能电池稳定性。

通过在3D钙钛矿前驱体中引入直径较大的有机阳离子或在3D钙钛矿薄膜表面上形成一层面积足够大的有机阳离子薄层，可以制备出稳定的一维/三维PSC(1D/3D PSC)。1D/3D PSC既具有环境稳定性，又具有良好的光伏性能。目前，在钝化钙钛矿层技术中，用于形成一维钙钛矿的材料有甲铵碘化铅(MAPbI3)、2-(1H-吡唑-1-基)吡啶(PZPY)、噻唑碘化铵(TAI)、吡咯烷氢碘化物(PyI)、炔丙基铵(PA+)、2-二乙基氨基乙基氯盐酸盐(DEAECCl)等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，能够获得钙钛矿薄膜层的内部缺陷被钝化的钙钛矿太阳能电池。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一方面，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预处理FTO导电玻璃；

b制备二异丙氧基双乙酰丙酮钛/无水正丁醇溶液，并将二异丙氧基双乙酰丙酮钛/无水正丁醇溶液旋涂到预处理后的FTO导电玻璃上，获得致密层；