[发明专利]缺陷被钝化的钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明涉及一种缺陷被钝化的钙钛矿太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。本发明的缺陷被钝化的钙钛矿太阳能电池包括：钙钛矿吸光层，所述钙钛矿吸光层由掺杂噻唑或噻唑衍生物的钙钛矿前驱体溶液旋涂退火制成，所述前驱体中噻唑或噻唑衍生物的摩尔量为钙钛矿吸光层中CH₃NH₃PbI_3‑xCl_x摩尔量的A％，0＜A≤100，0≤x≤0.5。本发明在钙钛矿前驱体溶液中掺杂噻唑，噻唑与Pb原子发生配位，能调控钙钛矿成核结晶的微观环境，从而使得溶液中有均匀的成核位点，延缓晶体生长，使晶粒尺寸大而均匀，有效抑制钙钛矿中的体缺陷，延长载流子的寿命，避免漏电流的产生。

技术领域

本发明涉及一种缺陷被钝化的钙钛矿太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

近几十年来，随着工业发展和人口增长，全球能源需求不断增加，目前仍然主要依赖传统能源，如石油、煤炭和天然气。到目前为止，超过80％的能源消耗来自化石燃料，这导致了环境污染和气候变暖等问题。更重要的是，化石燃料是不可再生能源，未来终将耗尽。而现代社会的发展需要更多低污染、可持续的能源。太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，同时也是清洁能源，在使用过程中不会产生任何的环境污染。利用太阳能进行发电是近些年来发展最快、最具活力的研究领域。人们已经研制和开发了各种太阳能电池。

目前，硅基太阳能电池，特别是单晶硅太阳能电池由于转化效率较高已经实现了商品化，并在大规模应用和工业生产中占据主导地位，但由于其高昂的材料价格以及繁琐的制备工艺，使得其成本居高不下，而大幅度降低其成本又非常困难。近年来钙钛矿太阳能电池(perovskitesolarcells)发展迅猛，自2009年首次被发现至今，其光电转换效率从3.8％提升到22.7％，效率直逼已经商业化的硅基太阳能电池。钙钛矿太阳能电池具有成本低廉，制备工艺简单，光电转换效率高等优点。是最具发展潜力的光伏器件。

钙钛矿材料的激子束缚能较低，当太阳光入射，钙钛矿光吸收层会吸收光子产生激子，这些激子会很快分解为电子和空穴。同时钙钛矿材料具有同时传输电子和空穴载流子的功能。电子通过电子传输层到达阴极FTO或ITO导电玻璃，然后被收集输出；空穴通过空穴传输层被阳极金属电极收集。最后，将负载接入阴极与阳极之间，就产生了光生电流。制备钙钛矿的主要方法为溶液一步旋涂法，即将钙钛矿前驱体旋涂在空穴/电子传输层上，再退火的得到钙钛矿晶体薄膜。该方法简单快捷，成本低廉。然而，在成膜的过程中钙钛矿成核结晶，和晶体生长不易控制，容易导致钙钛矿结晶不完全，晶体内缺陷大量聚集，薄膜覆盖率低等问题。质量低下的钙钛矿薄膜中载流子寿命短，漏电流高，最终导致整个钙钛矿太阳能电池性能低下。

发明内容

本发明要解决的第一个问题是提供一种缺陷被钝化的钙钛矿太阳能电池，该电池的钙钛矿薄膜晶体缺陷少。

为解决上述第一个技术问题，本发明的缺陷被钝化的钙钛矿太阳能电池包括：钙钛矿吸光层，所述钙钛矿吸光层由掺杂噻唑或噻唑衍生物的钙钛矿前驱体溶液旋涂退火制成，所述前驱体中噻唑或噻唑衍生物的摩尔量为钙钛矿吸光层中CH₃NH₃PbI_3-xCl_x摩尔量的A％，0＜A≤100，0≤x≤0.5。

噻唑可以和铅原子螯合，延缓结晶，调控晶体生长的微观环境，钝化晶界从而减少载流子的复合，提升载流子寿命，提升器件的性能。

优选的，所述25≤A≤75，优选A为50。

优选的，所述的噻唑衍生物为噻唑氯、5-甲硫基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇、甲基异噻唑中的至少一种。

优选的，所述电池还包括导电基底、空穴传输层、电子传输层、缓冲层和对电极；所述空穴传输层设置在导电基底上，所述钙钛矿吸光层设置在空穴传输层上，所述电子传输层设置在钙钛矿吸光层上，所述缓冲层设置在电子传输层上，所述对电极设置在缓冲层上。