[发明专利]一种甲脒钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种甲脒钙钛矿太阳能电池及其制备方法。该甲脒钙钛矿太阳能电池，包括甲脒钙钛矿活性层，其制备时在碘化铅种子层上沉积含1,4‑苯二胺二氢溴化物的甲脒氢碘酸盐前驱液。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：一方面，1,4‑苯二胺二氢溴化物能通过与甲脒钙钛矿分子间的相互作用调控结晶动力学、延缓结晶速率、改善成膜质量，从根本上减少钙钛矿晶体缺陷态密度；另一方面，分子上的‑NHsubgt;2/subgt;具有能够通过配位键与带正电荷的路易斯酸缺陷配位的孤对电子，可以钝化甲脒钙钛矿活性层界面和体相晶界处的缺陷，降低缺陷态密度，减少非辐射能量损失，提升器件光电转换效率与稳定性。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种甲脒钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

金属卤化物钙钛矿太阳能电池作为一种新型的绿色能源发电技术，因其光电转换效率高、可溶液法大面积加工、可与硅太阳能电池结合制备叠层太阳能电池等特性受到广泛关注。作为太阳能发电领域的研究热点，钙钛矿太阳能电池在短短十余年的时间里光电转换效率就从最初的3.8%提升至25 .7%，应用前景广阔。

甲脒钙钛矿太阳能电池由于具有光电转换效率高、热稳定性好等优点，是最具发展潜力的一种钙钛矿太阳能电池。然而，一方面，甲脒钙钛矿太阳能电池在活性层制备过程中，生成的晶相不稳定，其α相容易转变为不具有光伏活性的黄相，导致无法制备出具有光伏活性的活性层薄膜，制成的光伏器件无法实现光电转换或是光电转换效率极低；另一方面，目前广泛采用的钙钛矿多晶离子晶体薄膜多是基于溶液处理工艺制备的, 结晶过程可控性较弱，易发生结晶速率过快等问题，致使形成的薄膜形貌不佳、钙钛矿晶界缺陷态密度过高，这样会增加非辐射能量损失，影响钙钛矿太阳能电池器件的光电转换效率和稳定性。

钝化缺陷策略已被证明是改善卤化物钙钛矿光电性能和稳定性的有效策略。例如，现有专利文献公开了一种基于多种铵盐协同后处理的钙钛矿型太阳能电池及其制备方法，其中作为吸光活性层的钙钛矿层在成膜之后被多种铵盐的混合溶液处理，实现了不同梯度的缺陷钝化，减少光生载流子的非辐射复合，最终提升器件的开路电压与填充因子。然而，该方法只能对钙钛矿薄膜表面的缺陷进行钝化，对于处于膜层体相内部晶界处的缺陷钝化效果较差；另外，该方法是在钙钛矿层制备好之后进行钝化，没有考虑从制备过程中就尽量减少缺陷形成的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的钙钛矿太阳能电池以及在制备过程中存在的上述缺陷，从而提供一种甲脒钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

为此，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种甲脒钙钛矿太阳能电池，包括甲脒钙钛矿活性层，所述甲脒钙钛矿活性层采用两步连续沉积法制备，制备步骤包括：

在电子传输层表面沉积碘化铅种子层，退火，冷却，将含1,4-苯二胺二氢溴化物添加剂的甲脒氢碘酸盐前驱液沉积至碘化铅种子层，退火，得到所述甲脒钙钛矿活性层。

可选地，所述甲脒钙钛矿太阳能电池包括依次设置的透明导电基底层、电子传输层、甲脒钙钛矿活性层、空穴传输层和金属背电极。

本发明提供一种上述的甲脒钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：在透明导电基底层表面依次制备电子传输层、甲脒钙钛矿活性层、空穴传输层和金属背电极。

可选地，所述含1,4-苯二胺二氢溴化物添加剂的甲脒氢碘酸盐前驱液中，溶剂选自异丙醇、乙醇中的至少一种。

可选地，所述含1,4-苯二胺二氢溴化物添加剂的甲脒氢碘酸盐前驱液中，1,4-苯二胺二氢溴化物添加剂的浓度为0.1mg/mL~2 mg/mL。

可选地，所述退火步骤的温度均为70℃~150℃，退火时间均为1min~30min。

可选地，所述甲脒钙钛矿活性层的厚度为100nm~1000nm。