[发明专利]一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法，通过在电子传输层或空穴传输层表面设置液晶层，改善了电子传输层或空穴传输层薄膜形貌，钝化其表面缺陷，有效阻挡反向载流子的传输，防止漏电的产生，降低了钙钛矿吸光层中所产生电子和空穴的复合几率，提高了电池的光电转换效率和稳定性。同时，本发明的液晶层采用低温溶液法制备，适合大面积钙钛矿光伏电池的卷对卷工业化生产，工艺简单、制造成本低。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法。

背景技术

近年来，随着能源枯竭和环境恶化的日趋严重，太阳能电池技术和市场发展迅猛，尤其是晶硅太阳能电池在全球范围内得到广泛应用，但随着新兴产业及军工特殊领域的发展，对太阳能电池提出了更高的要求，如高效率、低成本、柔性、轻薄、高比功率、可卷绕式加工等。钙钛矿太阳能电池(PSC)因其具备以上全部要求而成为研发与产业化的热点。

钙钛矿太阳能电池起源于染料敏化太阳能电池(DSSC，含液体电解质)，后来经过固态DSSC、多孔结构PSC(含多孔层)最终演变成与有机薄膜太阳能电池(OPV)相同的平面结构PSC(无多孔层)。

平面结构PSC可以增加器件优化的灵活性，为发展叠层结构的PSC电池提供可能，并且有利于对电池器件物理性能的开展研究。平面结构PSC器件为将钙钛矿吸光层置于p型空穴传输层和n型电子传输层中，形成p-i-n型的“三明治结构”，空穴传输层和电子传输层统称为电极修饰层。

但是，对于平面结构钙钛矿型太阳能电池，还存在以下两方面的问题：(1)电极修饰层通常采用电子传输材料(如TiO₂、ZnO)或空穴传输材料(MoO₃、Spiro-OMeTAD)制成，这种方式钙钛矿吸光层中所产生的电子和空穴复合几率高，影响电池光电性能；(2)钙钛矿吸光层通过液相法直接沉积在电极修饰层表面，由于钙钛矿溶液CH₃NH₃PbI₃在成膜过程中快速自组装成纳米级钙钛矿微小晶粒，钙钛矿晶粒成核和膜层生长方向难以控制，降低了载流子的扩散长度,电子和空穴复合严重。

发明内容

本发明要求解决的技术问题是针对已有技术存在的问题和不足，提供一种含有液晶层的钙钛矿型太阳能电池。通过在电极修饰层表面沉积液晶层，改善电极修饰层薄膜形貌，钝化电极修饰层表面缺陷，降低钙钛矿吸光层中所产生电子和空穴的复合几率，提高电池光电转换效率和稳定性。

本发明所要解决的另一技术问题是提供这种钙钛矿型太阳能电池的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种钙钛矿型太阳能电池，包括衬底和依次层叠于所述衬底上的透明电极、电子传输层、液晶层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极。

一种钙钛矿型太阳能电池，包括衬底和依次层叠于所述衬底上的透明电极、空穴传输层、液晶层、钙钛矿吸光层、电子传输层和对电极。

上述钙钛矿型太阳能电池，所述液晶层由热致液晶分子制成的薄膜；所述热致液晶分子的液晶态温度为25-120℃。

上述钙钛矿型太阳能电池，所述液晶层厚度为0.5-15nm，优选1-10nm。

上述钙钛矿型太阳能电池，所述液晶层的涂布液的组成及质量份数为：

热致液晶分子 0.5-10％；

有机溶剂 90-99.5％。

上述钙钛矿型太阳能电池，所述有机溶剂为三氯甲烷、二氯苯、氯苯、甲苯、二甲苯、四氢化萘、十氢化萘、正十二烷、正十四烷、二氯甲烷或四氢呋喃中的一种或多种。