[发明专利]一种界面增强型高光-热稳定钙钛矿薄膜的制备方法

说明书

本发明属于光电薄膜技术领域，公开一种界面增强型高光‑热稳定钙钛矿薄膜的制备方法。步骤如下：（1）、将富勒烯衍生物、N型有机掺杂剂溶解在非极性溶剂中；富勒烯衍生物在非极性溶剂中的浓度为10‑20mg/mL，并且以质量百分比计，N型有机掺杂剂的用量为富勒烯衍生物用量的1‑5%；（2）、将步骤（1）获得的溶液旋涂在衬底上，室温晾干，此时即在衬底上自组装形成掺杂富勒烯衍生物薄膜；（3）、在掺杂富勒烯衍生物薄膜上制备钙钛矿薄膜，即得界面增强型高光‑热稳定钙钛矿薄膜。本发明使得钙钛矿薄膜成膜性大大改善，薄膜缺陷减少，晶粒尺寸增加，在持续光照或者高温环境下不会分解，从而大大提高太阳电池的各项性能。

技术领域

本发明属于光电薄膜技术领域，具体涉及一种界面增强型高光-热稳定钙钛矿薄膜的制备方法。

背景技术

面对目前能源危机及环境污染，太阳能作为一种可再生能源，是满足全球范围内日益增长的能源需求的重要方法之一。将太阳能转换为电能的一种有效方法是制备基于光生伏特效应的太阳电池。研发高效低成本的新型太阳电池，是实现太阳能光伏发电广泛应用的技术基础。自2009年以来，新型的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池以其优异的吸光性能、低廉的制造成本、简易的制备工艺等优势受到了众多学者和产业界人士的广泛关注，其光电转换效率已经从3.81%迅速提升到23%以上，接近商业化硅基太阳能水平，具有广阔的发展前景。

虽然钙钛矿太阳能电池效率已经可以和硅基太阳能电池相媲美，甚至已经远超其他的薄膜电池，但是它的长期热稳定性和光照稳定性仍然是商业化难以逾越的难题之一。原因主要在于二氧化钛是目前钙钛矿太阳能电池中的主流电子传输层，其劣势在于紫外光和高温会加速二氧化钛的光催化降解，进而导致钙钛矿薄膜的分解；另外，二氧化钛常需要高温烧结（450-500℃），无法制备柔性钙钛矿器件，这些限制严重影响了高性能钙钛矿太阳能电池的商业化进展。鉴于富勒烯及其衍生物的光敏和热敏惰性，是电子传输层有力备选材料，然而，富勒烯衍生物作为常用的有机电子传输层，其导电性较差，电子迁移率较低，容易造成电荷界面堆积；另外，与钙钛矿的界面容易形成孔洞，尤其是在高温和持续光照情况下，将严重影响钙钛矿层的薄膜质量，造成严重的载流子复合，削弱器件性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种界面增强型高光-热稳定钙钛矿薄膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种界面增强型高光-热稳定钙钛矿薄膜的制备方法，步骤如下：

（1）、将富勒烯衍生物、N型有机掺杂剂溶解在非极性溶剂中；富勒烯衍生物在非极性溶剂中的浓度为10-20mg/mL，并且以质量百分比计，N型有机掺杂剂的用量为富勒烯衍生物用量的1-5%；

（2）、将步骤（1）获得的溶液旋涂在衬底上，室温晾干，此时即在衬底上自组装形成掺杂富勒烯衍生物薄膜；

（3）、在掺杂富勒烯衍生物薄膜上制备钙钛矿薄膜，即得界面增强型高光-热稳定钙钛矿薄膜。

较好地，所述富勒烯衍生物为[6,6]－苯基－C61－丁酸异甲酯、[6,6]－苯基－C71－丁酸异甲酯、茚-C60双加成物、三甘醇单乙醚单侧链的富勒吡咯烷（简称PTEG-1）或三甘醇单乙醚双侧链的富勒吡咯烷（简称PTEG-2）。其中，PTEG-1和PTEG-2的结构式分别如下所示：

、。

PTEG-1和PTEG-2的合成参考文献Chen.Commun., 2014, 50, 10645-10647。

较好地，所述N型有机掺杂剂为1,3-二甲基-2-苯基-2,3-二氢-1H-苯并咪唑、1,2,3-三甲基-2-苯基-2,3-二氢-1H-苯并咪唑或4-(1,3-二甲基-2,3-二氢-1H-苯并咪唑-2-基)-N,N-二苯基苯胺。

较好地，所述非极性溶剂为氯苯。