[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池

说明书

技术领域

本发明属于光电器件领域，具体涉及一种电子传输修饰层，并将该修饰层用于钙钛矿太阳能电池中。

背景技术

由于能源问题，太阳能电池受到了人们的广泛关注。近几年来，基于钙钛矿材料作为吸光材料的钙钛矿太阳能电池取得了飞速的发展，太阳能电池效率达到了20％以上(Nature,2015,476-480)，具有一定的商业应用价值。

钙钛矿太阳能电池分为介孔结构和平面结构，平面结构又分为平面p-i-n结构和平面n-i-p结构。由于平面结构制备工艺简单，对其研究较多。其中平面n-i-p钙钛矿太阳能电池的基本结构是透明导电衬底/电子传输层/钙钛矿层/空穴传输层/金属电极。其中钙钛矿层的形貌对光生载流子的产生和传输起着重要作用。高效率的钙钛矿太阳能电池要求钙钛矿层形貌均匀、平整致密。然而通常通过旋涂法得到的钙钛矿层很难达到均匀平整，并且经常出现一些针孔裂缝，导致钙钛矿层覆盖不完全，出现漏电流，限制了钙钛矿太阳能电池效率的进一步提高。

发明内容

本发明提出一种电子传输修饰层，所述的修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，修饰层分子所含的氨基与钙钛矿材料中氨基具有相互作用，将其涂覆在钙钛矿太阳能电池电子传输层上，可以诱导钙钛矿材料规整的生长，同时可以改善电子传输层和钙钛矿层间的界面接触，有效提高太阳能电池的光电转换效率。

本发明所述的钙钛矿太阳能电池，其结构包括透明导电衬底、电子传输层、修饰层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极。其中修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，通过涂覆的方法修饰在电子传输层上。

所述的修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，除端基外含1-8个碳原子。

所述的电子传输层为TiO₂、ZnO、SnO₂或Zn₂SnO₄，膜厚为20-100nm。

所述的透明导电衬底为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃或柔性基底。

所述的钙钛矿层为CH₃NH₃PbI_3-xBr_x或CH₃NH₃PbI_3-xCl_x，其中0≤x≤3。

所述的空穴传输层为68mM的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、26mM的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和55mM的4-叔丁基吡啶的混合物，所用溶剂为体积比为10：1的氯苯和乙腈的混合物，厚度为100-500nm。

所述的金属电极为金、银、铜、镁或铝。

本发明的有益效果是：

本发明所提供的钙钛矿太阳能电池，在电子传输层和钙钛矿层之间还设有修饰层，所述的修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，修饰层分子所含的氨基与钙钛矿材料中氨基具有相互作用，能够以异相成核的方式取代钙钛矿材料中的氨基，诱导钙钛矿材料规整的生长，减少缺陷的产生，使钙钛矿层平整致密、形貌均匀，同时可以使电子传输层和钙钛矿层间的界面接触紧密，降低界面电阻，有效提高太阳能电池的光电转换效率。

附图说明

图1为本发明太阳能电池的结构示意图。

图2是本发明实施例1中太阳能电池电流密度-电压曲线。

图3是本发明实施例1没有修饰层的钙钛矿层扫描电镜图。

图4是本发明实施例1修饰后的钙钛矿层扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

如图1所示，本发明所述的钙钛矿太阳能电池，其结构包括透明导电衬底、电子传输层、修饰层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极。其中修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，通过涂覆的方法修饰在电子传输层上。

优选的修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，除端基外含1-8个碳原子。

优选的修饰层为尿素、三聚氰胺、缩二脲、氰基胍或硫脲，厚度为0.1-10nm。修饰层配成浓度为1-2mg/mL溶液通过涂覆的方法修饰在电子传输层上。优选尿素、三聚氰胺、缩二脲、氰基胍或硫脲溶解于甲醇中。

优选的电子传输层为TiO₂、ZnO、SnO₂或Zn₂SnO₄，膜厚为20-100nm。