[发明专利]钙钛矿太阳能电池及其生产方法

说明书

根据本发明的钙钛矿太阳能电池具有在第一电极上的电子传输层，所述电子传输层包括富勒烯或富勒烯衍生物，所述第一电极包括透明导电性材料。另外，根据本发明的钙钛矿太阳能电池不包括阻挡层，例如BCP，因此可以显示出得到改进的电子迁移率，并且因为富勒烯或富勒烯衍生物自身可以起到阻挡层的作用，所以可以通过更快速的生产工艺来生产高效率的钙钛矿。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池，更具体地涉及包括含富勒烯或富勒烯衍生物的电子传输层的钙钛矿太阳能电池。本发明还涉及一种制造钙钛矿太阳能电池的方法。

背景技术

用于钙钛矿太阳能电池吸收层的传统钙钛矿(CH₃NH₃PbI₃)材料通过溶液旋涂工艺形成薄膜，这实现了高效率(≥15％)。通过本领域已知的简单旋涂工艺形成的薄钙钛矿吸收层具有较低的均匀性和质量，使得它难以超高效率(≥19％)来制造太阳能电池。超高效率(≥19％)制造太阳能电池需要生产均匀性和质量得到改进的高密度和结晶型钙钛矿吸收层的方法。

自从报道了利用MAPbI₃(MA＝CH₃NH₃)和螺-MeOTAD克服MAPbI₃在液态电解质中的溶解问题的9.7％固态钙钛矿太阳能电池以来，由于其简单的制造程序以及在介观结构和平面结构中都具有卓越的光伏性能，钙钛矿太阳能电池研究出现了激增。因此，201.1％的功率转换效率(PCE)得到了美国国家可再生能源实验室(NREL)的认证。

用于钙钛矿太阳能电池的传统界面层大部分通过溶液处理技术来沉积，其中的一部分需要高温烧结。然而，由于高温烧结可能会损坏钙钛矿电池或可能会降低钙钛矿电池的性能，所以使这些层的使用受到限制。

在这些情况下，越来越多地研究具有改进的稳定性和低滞后性的钙钛矿太阳能电池。

发明内容

技术问题

本发明旨在提供一种钙钛矿太阳能电池以及制造该钙钛矿太阳能电池的方法，该钙钛矿太阳能电池的性能和效率超过传统钙钛矿太阳能电池的性能和效率。

技术方案

本发明的一个方面提供了一种钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池包括：第一电极，该第一电极包括透明导电性基板；电子传输层，该电子传输层直接形成在该第一电极上并且包括厚度为20nm或更大的富勒烯或富勒烯衍生物层；钙钛矿层，该钙钛矿层直接形成在该电子传输层上；空穴传输层，该空穴传输层形成在该钙钛矿层上；和，第二电极，该第二电极形成在该空穴传输层上。

本发明的另一方面提供了一种制造上述钙钛矿太阳能电池的方法。

有益效果

本发明的钙钛矿太阳能电池包括含富勒烯或富勒烯衍生物的电子传输层，并且没有以浴铜灵(BCP)层为代表的阻挡层。这种结构使得钙钛矿太阳能电池具有得到改进的稳定性和低滞后性。另外，本发明提供了一种生产含富勒烯或富勒烯衍生物的电子传输层的最优化方法。

附图说明

图1是示出包括BCP和C60层的太阳能电池的组件电位的概念图。

图2示出了包括C60层的太阳能电池和包括C70层的太阳能电池的串联电阻(Rs)值。

图3示出了J-V曲线，其示出了在实施例和对比例中制造的钙钛矿太阳能电池的滞后值。

图4示出了包括以不同沉积速率形成的C60层的太阳能电池的Rs的变化。

图5示出了包括厚度不同的C60层的太阳能电池的(a)V_oc值和(b)J_sc值。