[发明专利]钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿薄膜太阳能电池，包括：第一电极；钙钛矿吸光层，设置于所述第一电极上；第一电子传输层，设置于所述钙钛矿吸光层上；第二电极，设置于所述第一电子传输层上；其中，所述第一电子传输层的材料为掺杂有有机小分子掺杂剂的C₆₀。如上所述的太阳能电池的制备方法包括：应用双源真空热沉积工艺，将所述有机小分子掺杂剂和C₆₀通过蒸发再沉积，在所述钙钛矿吸光层上制备形成所述第一电子传输层。本发明中使用掺杂有有机小分子掺杂剂的C₆₀作为电子传输层，既能满足器件的光电流输出的要求，又大大降低了器件的成本，有利于钙钛矿薄膜太阳能电池在工业上推广应用。

技术领域

本发明涉及光电功能材料及器件技术领域,尤其涉及一种钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

有机无机杂化的钙钛矿太阳能电子因其具有可溶液化加工，制备过程能耗低和较高的器件效率引起大家的广泛关注。特别是器件的效率方面，单结的钙钛矿太阳能电池器件效率到目前已经超过了20％。随着器件效率的提升，器件的结构也在逐步演变，从与染料敏化电池结构类似的介孔结构，到具有致密电子传输层的平面异质结结构和反式平面异质结结构。

其中，反式平面异质结结构电池中，包括依次叠层设置的透明底电极、空穴传输层、钙钛矿吸光层以及电子传输层和金属顶电极。目前最为常见的电子传输层为溶液法沉积的[6,6]-phenyl-C₆₁-butyric acid methyl ester(PC₆₁BM)。但是PC₆₁BM的价格较高，很难在工业上得到推广应用。因此寻找电子传输性能好，价格更低的电子传输层的材料则对于降低钙钛矿太阳能电池的成本具有十分重要的意义。与PC₆₁BM相比，C₆₀的价格更低，可作为电子传输层用于钙钛矿太阳能电池。但由于C₆₀的电子传输性能低于PC₆₁BM，利用C₆₀作为电子传输层会影响器件的光电流输出，进而影响器件的整体效率。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种钙钛矿薄膜太阳能电池，使用掺杂的C₆₀作为电子传输层，既能满足器件的光电流输出的要求，又大大降低了器件的成本，有利于钙钛矿薄膜太阳能电池在工业上推广应用。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种钙钛矿薄膜太阳能电池，包括：第一电极；钙钛矿吸光层，设置于所述第一电极上；第一电子传输层，设置于所述钙钛矿吸光层上；第二电极，设置于所述第一电子传输层上；其中，所述第一电子传输层的材料为掺杂有有机小分子掺杂剂的C₆₀。

优选地，所述有机小分子掺杂剂选自隐色结晶紫、结晶紫、1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯的铬和钨的配合物、1,3-二甲基-2-芳基-2,3-二氢-1H-苯并咪唑衍生物以及2-(2-甲氧基苯基)-1,3-二甲基-1H-苯并咪唑-3-碘的碘盐中的任意一种。

优选地，所述第一电子传输层的材料中，所述有机小分子掺杂剂的重量比为3～25％。

优选地，所述第一电子传输层的材料中，所述有机小分子掺杂剂的重量比为5～12％。

优选地，所述第一电子传输层的厚度为30～200nm。

优选地，所述第一电子传输层的厚度为60～180nm。