[发明专利]一种太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池依次包括：透明电极层、空穴传输层、P型掺杂层、钙钛矿层、电子传输层和金属电极层；P型掺杂层的厚度为5nm‑30nm。本发明还提供了上述太阳能电池的制备方法。本发明的太阳能电池通过在空穴传输层和钙钛矿层之间加入一层特定厚度的P型掺杂层，提高了器件的开路电压和能量转换效率。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种高效率的钙钛矿太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

目前，全球能源危机日益严重，相关研究者在不停地研究新型的、高效的、无污染的可持续能源体系来缓解这一窘境。在所有的能源体系中，太阳能电池因为绿色无污染，高效可持续，并且可以源源不断地将太阳能转换为方便使用的电能而得到了广泛的研究。目前已经商业化的硅太阳能电池得到了广泛的应用，但是由于硅太阳能电池成本高，耗材严重，并且不适合制备柔性器件等问题，还需不断开发新的太阳能电池。

钙钛矿太阳能电池作为一种新型的薄膜太阳能电池，能量转换效率有很大提高，大面积和稳定性也得到了很好的发展。钙钛矿太阳能电池主要有两种结构，一种是正式结构，即电子传输层-钙钛矿层-空穴传输层的结构；另一种是反式结构，即空穴传输/钙钛矿层电子传输层的结构。由于反式器件的结构简单，低温加工和稳定性好等特点，更加合适未来商业化。基于PEDOT：PSS的反式器件效率已突破13％，基于PTAA的反式器件的效率可以超过18％，但是相比于正式器件，反式器件的能量转换效率较低，最主要的原因是反式器件的开路电压较低。

为了提高反式器件的开路电压，LiMing Ding(Zuo C,Ding L.Modified PEDOTLayer Makes a 1.52V Voc for Perovskite/PCBM Solar Cells[J].Advanced EnergyMaterials,2016.)通过在PEDOT：PSS里面掺杂PSSNa，通过改善PEDOT：PSS和钙钛矿之间的能级匹配，使基于PEDOT：PSS的反式器件的开路电压达到了1.11V。黄劲松(Wang Q,Bi C,Huang J.Doped hole transport layer for efficiency enhancement in planarheterojunction organolead trihalide perovskite solar cells[J].Nano Energy,2015,15:275-280.)通过用F4TCNQ掺杂PTAA，使得基于PTAA的反式器件的开路电压达到1.09，能量转换效率达到17.5％。韩礼元(Chen W,Wu Y,Yue Y,et al.Efficient andstable large-area perovskite solar cells with inorganic charge extractionlayers[J].Science,2015:science.aad1015.)通过无机掺杂将基于氧化镍的大面积(1cm²)反式钙钛矿太阳能电池的开路电压提高至1.07V。

但是，以上提高器件性能的方法适用范围比较小，只能对特定的材料使用，比如PSSNa无法在PTAA和氧化镍中起作用。

因此，开发一种适用性广，可以有效提高反式钙钛矿太阳能电池性能尤其是开路电压的方法，在未来的产业化进程中至关重要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种适用范围广、具有较高的开路电压的太阳能电池。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种太阳能电池，该太阳能电池依次包括：

透明电极层、空穴传输层、P型掺杂层、钙钛矿层、电子传输层和金属电极层；

其中，P型掺杂层的厚度为5nm-30nm。