[发明专利]一种掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种掺杂钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿吸收层包括钙钛矿晶体材料和掺杂的环糊精材料；所述述环糊精材料存在于钙钛矿薄膜内部；所述钙钛矿吸收层中，环糊精材料的掺杂质量浓度为0.1～5％。本发明在钙钛矿吸收层中掺杂入环糊精材料，提高了钙钛矿薄膜的结晶取向和结晶度，有利于器件的光电转换性能提升和稳定性提升；在太阳能电池器件工作过程中伴随温度升高，而环糊精的腔体为空，存在较好的伸缩性，在温度升高后可以提供变形空间，是应力缓释的途径，有利于提高器件的稳定性。且其具有疏水性，能够提升钙钛矿的耐湿性能。本发明还提供了一种掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，尤其涉及一种掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿吸收层材料具有长的载流子扩散距离、低的载流子复合率以及高的光吸收系数，因此具有高的理论光电转换效率，一直被认为是一种最有希望替代硅，成为新一代太阳电池光吸收层的材料。

虽然，基于众多基础研究，钙钛矿电池的转换效率得到飞速提高，但是钙钛矿太阳电池的稳定性，尤其是在潮湿空气中的稳定性问题依然有待解决。钙钛矿材料在潮湿空气中，容易同水分子结合形成钙钛矿水合物，并在水汽和光照的共同作用下，迅速分解为碘化铅和甲胺气体等，造成钙钛矿器件的不稳定。因此，提升钙钛矿材料在潮湿环境下的稳定性是实现钙钛矿太阳电池稳定高效目标的首要任务。

发明内容

本发明的目的在于提供给一种掺杂钙钛矿太阳能电池及其制备方法，本发明中的掺杂钙钛矿太阳能电池耐湿性能好，再潮湿环境下就有良好的稳定性。

本发明提供一种掺杂钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿吸收层包括钙钛矿晶体材料和掺杂的环糊精材料；

所述钙钛矿晶体材料生长在所述环糊精材料的表面；

所述钙钛矿吸收层中，环糊精材料的掺杂质量浓度为0.1～5％。

优选的，所述环糊精材料包括环糊精及其衍生物，所述环糊精材料包括α环糊精、β环糊精和γ环糊精中的一种或几种。

本发明提供如上文所述的掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

A)在基底上形成电荷传输层；

B)在电荷传输层表面涂覆掺杂钙钛矿前驱体溶液，形成涂层之后涂覆有机盐溶液，退火后形成掺杂钙钛矿层；

所述掺杂钙钛矿前驱体溶液中包括碘化铅、碘化铯、环糊精材料和溶剂；所述环糊精材料在所述钙钛矿前驱体溶液中的浓度为0.1～10mg/mL；

C)在所述钙钛矿层表面形成空穴传输层，并在空穴传输层表面蒸镀电极，得到掺杂钙钛矿太阳能电池。

优选的，所述钙钛矿前驱体溶液按照以下步骤制备：

分别制备环糊精溶液和钙钛矿前驱体溶液，然后将所述环糊精溶液与所述钙钛矿前驱体溶液混合，50～80℃下搅拌均匀，得到掺杂钙钛矿前驱体溶液。

优选的，将环糊精材料与氢碘酸溶液混合，50～80℃下搅拌0.5～2小时，得到环糊精水溶液；所述氢碘酸溶液包括氢碘酸和水，所述氢碘酸溶液中氢碘酸的体积分数为1～10％，

或者，

将环糊精材料与无水乙醇混合，球磨后干燥，取干燥后的粉末与氢碘酸、异丙醇混合后超声分散，在所述氢碘酸和异丙醇的混合物中，所述氢碘酸的体积分数为1～10％，得到稳定的环糊精悬浊液。

优选的，将碘化铅和碘化铯与N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶剂混合，50～80℃下搅拌溶解，得到钙钛矿前驱体溶液。

优选的，将所述掺杂钙钛矿前驱体溶液旋涂在所述电子传输层的表面；