[发明专利]一种基于界面改性剂的钙钛矿太阳电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于界面改性剂的钙钛矿太阳电池及其制备方法，该电池在电子传输层的表面上制备一层全氟磺酸树脂薄膜层作为界面改性剂(相当于钝化层)，钙钛矿吸收层在该全氟磺酸树脂薄膜层上制备；通过钙钛矿薄膜SEM图发现，以全氟磺酸树脂薄膜层作为界面改性剂，使得钙钛矿薄膜和该钝化层的相邻界面处存在一层碘化铅，钙钛矿吸收层表面的一层碘化铅对于钙钛矿薄膜具有钝化左右，能够提高钙钛矿吸收层的结晶性，该制备方法简单，可重复性好。

【技术领域】

本发明属于薄膜太阳能电池技术领域，具体涉及一种基于界面改性剂的钙钛矿太阳电池及其制备方法。

【背景技术】

能源是人类赖以生存和发展的基础，随着人类社会发展对能源需求的增加以及传统化石能源的减少，未来面临一个很大的挑战就是需要寻找一种可再生的新能源来代替传统的化石能源。为了解决能源短缺的问题，太阳电池成为科学家研究的热点，不仅因为它可以解决日益增长的能源需求，而且也可以解决化石燃料燃烧造成的环境污染困境。

太阳能是一种取之不尽的绿色能源，它提供了整个地球所需的1000倍以上的能量，而光伏(photovoltaic，PV)技术提供了理想和清洁的路径。现有的技术中，光伏发电是最有前景、发展最快以及最具活力的研究领域，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。

目前，有机-无机金属卤化物钙钛矿因其制备简单且光电性能优良，如带隙可调，吸收系数高，载流子迁移率高等，被证明是光伏领域最具前景的材料。近年来，由于界面工程，形貌控制，器件设计和制造方面的改进使得钙钛矿太阳电池的NREL认证能量转换效率(PCE)提高到23.7％。钙钛矿本身具有长的载流子扩散长度和低载流子复合特性，因此，降低钙钛矿电池表面/界面的损失成为进一步提高能量转换效率的主要途径之一。钙钛矿薄膜在空气湿度比较大的条件下，在表面/界面处易分解产生大量缺陷，这些缺陷会引起表面/界面上严重的电荷复合。因此，钝化钙钛矿的表面/界面以阻碍缺陷的形成对于进一步改善钙钛矿太阳电池的性能至关重要。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于界面改性剂的钙钛矿太阳电池及其制备方法；该钙钛矿太阳电池能有效的提高钙钛矿薄膜结晶性，进而提高薄膜质量，最终提高钙钛矿太阳电池的光电转换效率，该方法简单易制备且重复性强。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于界面改性剂的钙钛矿太阳电池，包括从下到上的依次堆叠的导电玻璃衬底、电子传输层、全氟磺酸树脂薄膜层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极；所述全氟磺酸树脂薄膜层的材料为全氟磺酸树脂，作为钙钛矿吸收层的界面改性剂。

本发明的进一步改进在于：

优选的，电子传输层的材料选用TiO₂、ZnO、SnO₂、Nb₂O₅、PC₆₀BM或PC₇₀BM中的任意一种。

优选的，钙钛矿吸收层的材料为FA_yMA_1-yPbX₃，所述X为卤族元素，0≤y≤1。

优选的，所述卤族元素为Br^-和/或I^-。

优选的，空穴传输层的材料为Spiro-OMeTAD、PEDOT:PSS、P3HT、PTAA或NiO。

一种基于界面改性剂的钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，预处理导电玻璃衬底；

步骤2，在导电玻璃衬底上制备电子传输层；

步骤3，在电子传输层上制备全氟磺酸树脂薄膜层，作为界面改性剂；