[发明专利]一种添加剂辅助的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种钙钛矿太阳能电池，从下到上依次包括底层基板(1)、底电极层(2)、底层电荷收集层(3)、活性吸光层(4)、顶层电荷收集层(5)和顶电极层(6)；底电极层(2)置于底层基板(1)的上表面，直接接触无连接层；活性吸光层(4)在底电极层(2)之上，中间通过底层电荷收集层(3)连接；顶层电荷收集层(5)和顶电极层(6)依次置于活性吸光层(4)的上侧；所述底电极层(2)和顶电极层(6)中至少一侧为透明；所述活性吸光层(4)为添加剂辅助生长的钙钛矿半导体材料APbX₃，其中A为烷基胺、烷基脒和碱族元素中至少一种，Pb元素来源于Pb(Ac)₂，X为碘、溴和氯中至少一种；所述添加剂为盐酸烷基胺、溴酸烷基胺、盐酸烷基脒、溴酸烷基脒、碘酸烷基脒、氯化铅、溴化铅、碘化铅、氯化铯、溴化铯、碘化铯、碳酸铯、氧化铅、过氧酸铅、氢氧化铅中的一种或多种；所述添加剂的浓度为Pb(Ac)₂的0.05mol％～5mol％。

2.如权利要求1所述钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述的底电极层(2)和顶电极层(6)分别为ITO透明电极、FTO透明电极、金属纳米线/氧化物混合透明电极、氧化物/金属/氧化物多级结构透明电极、合金、金属电极和碳材料电极中的一种或多种。

3.如权利要求1所述钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述底层电荷收集层(3)和顶层电荷收集层(5)分别为二氧化钛、氧化锌、聚3,4-乙撑二氧噻吩∶聚苯乙烯磺酸盐、氧化锌锡、二氧化锡、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺、4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物、聚乙烯咔唑、金属酞箐分子材料、富勒烯、石墨烯、氧化镍、五氧化二钒、硫氰化铜、碘化亚铜、硫化锌、二硫化钼、氧化铬、氧化钼、富勒烯衍生物、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌中的一种或多种。

4.一种添加剂辅助制备钙钛矿太阳能电池的方法，所述钙钛矿太阳能电池包括底层基板(1)、底电极层(2)、底层电荷收集层(3)、活性吸光层(4)、顶层电荷收集层(5)和顶电极层(6)；所述添加剂辅助制备方法包括如下步骤：

A)在基板(1)上制备底电极层(2)，在底电极层(2)上沉积制备底层电荷收集层(3)；

B)通过添加剂辅助生长法，以Pb(Ac)₂为铅源，在底层电荷收集层3上沉积制备活性吸光层4，所述活性吸光层4为添加剂辅助生长的有机无机钙钛矿材料，再转入步骤C)；或在包括底电极3、底层电荷收集层4和顶电极层6的基板上沉积钙钛矿活性吸光层，所述活性吸光层4为添加剂辅助生长的有机无机钙钛矿材料，从而完成电池的制备；

所述添加剂辅助生长法具体是：

制备乙酸铅Pb(Ac)₂:AX混合溶液：将原材料乙酸铅Pb(Ac)₂和AX按照一定摩尔比溶解于有机溶剂中，搅拌均匀直至形成透明溶液；其中A为烷基胺、烷基脒及碱族元素中至少一种，X为碘、溴和氯中至少一种；所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、异丙醇、乙醇、2-乙氧基乙醇、甲苯、氯苯和二氯苯中的一种或多种；

再掺入添加剂，搅拌均匀至透明有机无机钙钛矿前驱体液；所述添加剂为盐酸烷基胺、溴酸烷基胺、盐酸烷基脒、溴酸烷基脒、碘酸烷基脒、氯化铅、溴化铅、碘化铅、氯化铯、溴化铯、碘化铯、碳酸铯、氧化铅、过氧酸铅、氢氧化铅中至少一种；所述添加剂的浓度为乙酸铅Pb(Ac)₂的0.05mol％～5mol％；

把配制好的透明有机无机钙钛矿前驱体液，沉积到经过底层电荷收集层上制备钙钛矿活性层；或在包括底电极3、底层电荷收集层4和顶电极层6的基板上沉积钙钛矿活性吸光层，所述活性吸光层4为添加剂辅助生长的有机无机钙钛矿材料；完成制备活性吸光层(4)；

C)在活性吸光层(4)的表面，依次沉积制备顶层电荷收集层(5)和顶电极层(6)，完成钙钛矿太阳能电池器件的制备。