[发明专利]一种有机体异质结掺杂的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机体异质结掺杂的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于电子元器件中有机光电器件技术领域，由下至上依次包括衬底、第一电极层、功能层和第二电极层，其特征在于：所述功能层包括至少一层掺杂有机给受体体异质结的钙钛矿活性层，所述有机给受体体异质结包含两种有机物组分，分别为电子给体材料和电子受体材料，每种有机物组分至少包含一种聚合物和一种小分子材料；所述有机体异质结通过溶解入溶剂中掺杂在钙钛矿前驱体溶液中，通过旋涂制备掺杂有机体异质结的钙钛矿活性层。将有机体异质结引入钙钛矿活性层中，有效的拓宽了光谱，获取了不同于钙钛矿吸收波段的其他波段光生电流，并提升了器件的填充因子，有效地提升电池效率。

技术领域

本发明涉及电子元器件中有机光电器件技术领域，尤其涉及一种有机体异质结掺杂的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着人类科技日新月异的进步，对于能源的需求量也在日益的增加，且煤炭、石油、天然气等传统不可再生能源在能源消费结构中所占比重过大，不可再生能源的存量在日益匮乏，因此，可再生能源的开发成为了人们急需解决的问题，太阳能电池作为可再生能源的一种，拥有极丰富的储量，且近乎无污染，这使得其成为当今可再生能源开发研究的热点。自从1945年9月，首个单晶硅电池于美国贝尔实验室被开发出来，直至今日，太阳能电池已历经了硅电池，无机化合物，有机及钙钛矿电池三个时代。

由于材料自身低载流子迁移率的限制，单节有机太阳能电池只能制备薄体异质结器件，无法充足的吸收光能，达到更高的转换效率。而通过集联电池的方法扩充光吸收又将面临复杂且苛刻的器件制备工艺。

发明内容

针对上述观点，本发明的第一目的在于提供一种有机体异质结掺杂的钙钛矿太阳能电池可通过有机体异质结提供与钙钛矿层互补的吸收光谱，提高光谱利用率，获得额外的光生电流；本发明的另一目的，在于通过钙钛矿有效的减轻有机体异质结所面临的载流子复合率较高的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种有机体异质结掺杂的钙钛矿太阳能电池，由下至上依次包括衬底、第一电极层、功能层和第二电极层，所述功能层包括至少一层掺杂有机给受体体异质结的钙钛矿活性层，所述有机给受体体异质结包含两种有机物组分，分别为电子给体材料和电子受体材料，每种有机物组分至少包含一种聚合物和一种小分子材料；所述有机体异质结通过溶解入溶剂中掺杂在钙钛矿前驱体溶液中，通过旋涂制备掺杂有机体异质结的钙钛矿活性层，有机体异质结溶液占钙钛矿前驱体溶液的体积比为0.1-3％，其中电子给体材料和电子受体材料以任意比例混合。

本申请的技术方案中，将有机体异质结引入钙钛矿活性层中制备太阳能电池，通过合理的有机材料选择，选取具有与钙钛矿材料不同波段吸收谱的有机材料，形成了钙钛矿/有机体异质结吸收光谱互补，有效的拓宽了光谱，获取了不同于钙钛矿吸收波段的其他波段光生电流；通过既有机体异质结的掺杂，有效地钝化了钙钛矿层中的缺陷，提升了器件的填充因子，同时利用能级钉扎原理，使得器件整体的开路电压维持较高水平，从而提升了电池的效率。

优选的，所述电子给体材料包括PBDB-T-SF或PCE10。

优选的，所述电子受体材料包括IT-4F或PC₆₁BM。

优选的，所述有机体异质结在溶剂中的溶解比例为9mg/mL。

优选的，所述掺杂有机给受体体异质结的钙钛矿活性层的厚度为100-300nm的薄膜。