[发明专利]一种以二硫烯化合物为钙钛矿层钝化材料的太阳能电池及制备方法

说明书

本发明提供了一种以二硫烯化合物为钙钛矿层钝化材料的太阳能电池，包括透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和背电极层，其特征在于，所述钙钛矿层钝化材料为二硫烯化合物；并且提供了一种以二硫烯化合物为钙钛矿层钝化材料的太阳能电池的制备方法，采用旋涂ABX₃与二硫烯化合物的混合溶液的方法制备钙钛矿层，其中二硫烯化合物可与钙钛矿层中的铅产生强烈的络合和螯合作用，填补晶界处的电子缺陷，同时所形成的致密结构对水和氧起到了有效的阻隔作用，所制备的钙钛矿电池的PCE可达20.5％。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，尤其涉及以二硫烯化合物为钙钛矿层钝化材料的太阳能电池及制备方法。

背景技术

由钙钛矿材料所制备的太阳能电池，由于生产过程简单、成本低、转换效率高，而成为光伏产业和科研机构的研究热点。在短短的几年内，钙钛矿太阳能电池的光电效率从3.8％迅速提升到23.7％，发展势态迅猛。为了进一步提高钙钛矿电池效率，有研究提出了新的电池结构，或在材料界面进行修饰，并且探索新的材料。还有研究提出，钙钛矿电池的高效率得益于材料本身的优化形貌和质量，还与电池的稳定性相关。与其他传统太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池更容易受到水分、氧气、温度、光照等因素的影响，而且钙钛矿太阳能电池在光照下容易产生离子迁移现象，特别是钙钛矿活性层表面、传输层表面、以及钙钛矿晶界恰恰是最容易发生降解或发生离子迁移等不良现象的地方。因此，在钙钛矿层中添加钝化材料是一种行之有效的方法。

常用的钙钛矿钝化材料主要是一些含O、S、N等供电子基团的有机小分子配体添加剂，针对钙钛矿吸收层中的铅离子缺陷进行修饰，比如硫脲，硫代乙酰胺，二甲基亚砜，吡啶；但是这些小分子的化合物往往只能通过单一的O、S、N原子与铅离子之间的路易斯酸碱离子相互作用来填补铅离子缺陷，可以在一定程度上起到界面修饰和钝化的效果，但经此修饰的钙钛矿电池对水、氧仍然具有较强的敏感性，导致钙钛矿电池的效率偏低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以二硫烯化合物为钙钛矿层钝化材料的太阳能电池及制备方法，针对现有技术中钙钛矿太阳能电池仍然存在的较强的水、氧敏感性，导致钙钛矿电池效率偏低的问题，将二硫烯化合物加入钙钛矿层中，通过二硫烯化合物与铅离子的络合作用来降低钙钛矿电池的水氧敏感性，提高钙钛矿电池的效率。

为了实现本发明的上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种以二硫烯化合物为钙钛矿层钝化材料的太阳能电池，包括透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和背电极层，所述钙钛矿层钝化材料为二硫烯化合物，其结构通式为：

其中R₁、R₂独立地选自烷基、芳基、氰基、胺基、取代硫醇基；

M为H、Li、Na、K、Rb、Cs。

可选地，所述R₁、R₂独立地选自烷基硫醇基。

可选地，所述钙钛矿太阳能电池为正式或反式结构。

一种上述所述的以二硫烯化合物为钙钛矿层钝化材料的太阳能电池的制备方法，所述钙钛矿吸收层的制备方法为旋涂ABX₃与所述二硫烯化合物的混合溶液。

可选地，所述混合溶液的浓度为100mg/L-1000mg/L。

可选地，所述混合溶液的浓度为300mg/L-900mg/L。

可选地，所述混合溶液中的溶剂为DMF和DMSO。

可选地，所述二硫烯化合物与所述ABX₃的质量比为0.1％-10％。

可选地，所述二硫烯化合物与所述ABX₃的质量比为1％-6％。