[发明专利]一种葡萄糖掺杂的有机无机杂化钙钛矿复合膜及其制备和应用

说明书

本发明属于太阳能电池领域，涉及一种葡萄糖掺杂的有机无机杂化钙钛矿复合膜及其制备和应用。基体表面形成的复合膜依次为空穴传输层、葡萄糖掺杂的碘化铅甲胺活性层和电子空穴材料层；所述葡萄糖掺杂的碘化铅甲胺活性层为将葡萄糖掺杂的碘化铅甲胺前驱体溶液旋涂于空穴传输层表面，其中，前驱体溶液为葡萄糖，碘化甲胺，碘化铅溶解于二甲亚砜和N，N‑二甲基甲酰胺的混合溶液中。本发明通过在前驱体溶液中掺杂适量葡萄糖可以改善钙钛矿CHsubgt;3/subgt;NHsubgt;3/subgt;PbIsubgt;3/subgt;薄膜的结晶性，增大晶体尺寸，钝化缺陷态，减少载流子在晶界处的非辐射复合，提高钙钛矿太阳能电池的性能。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，涉及一种葡萄糖掺杂的有机无机杂化钙钛矿复合膜及其制备和应用。

背景技术

钙钛矿太阳能电池是由最初的染料敏华太阳能电池器件发展得到的，具有合适的带隙、较高的载流子传输速率、较高的光吸收系数等优点，引起了钙钛矿太阳能电池器件的研究热潮。在短短几年时间里，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经由3.8％迅速增长到24.2％，可以和商业晶硅电池相媲美。然而，钙钛矿薄膜中针孔、晶界和缺陷态的存在被证明是导致电荷非辐射复合、降低载流子寿命和降低器件性能的主要因素。因此采用合适的添加剂制备高质量的钙钛矿薄膜是提高太阳能性能的有效手段。

但是由于溶液旋涂技术不可避免的导致钙钛矿薄膜有各种不确定的缺陷，比如晶体缺陷导致的复合中心的存在导影响载流子的传输，极大的降低了光生载流子的荧光寿命，而且晶体缺陷还会导致离子的迁移、迟滞等从而降低了器件性能。

发明内容

针对以上问题，本发明目的在于提出一种葡萄糖掺杂的有机无机杂化钙钛矿复合膜及其制备和应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种葡萄糖掺杂的有机无机杂化钙钛矿复合膜，基体表面形成的复合膜依次为空穴传输层、葡萄糖掺杂的碘化铅甲胺活性层和电子空穴材料层；所述葡萄糖掺杂的碘化铅甲胺活性层为将葡萄糖掺杂的碘化铅甲胺前驱体溶液旋涂于空穴传输层表面，其中，葡萄糖掺杂的碘化铅甲胺前驱体溶液为葡萄糖，碘化甲胺，碘化铅溶解于二甲亚砜和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，于60-80℃搅拌反应12-15h。

所述葡萄糖，碘化甲胺，碘化铅为活性成分，活性成分中各物质的物质的量为0.006-0.007mol：1.4-1.5mmol：1.4-1.5mmol；混合溶液中二甲亚砜和N，N-二甲基甲酰胺体积比为1：4-1：4.5；活性成分与混合溶液之间摩尔质量体积比例为1.4—1.5mmol：1-1.1ml。

所述空穴传输层中的空穴传输材料为P3CT与KOH按1:1的摩尔比混合，混合后溶解于水中，60-70℃搅拌72-76h，得到P3CT-K空穴传输材料。

所述电子空穴材料层的电子传输层材料为20-22mg/ml的PC₆₁BM的氯苯溶液和12-14mg/ml的ZnO的三氟乙醇溶液。

一种葡萄糖掺杂的有机无机杂化钙钛矿复合膜的制备方法，于处理后的基体上依次旋涂空穴传输材料、葡萄糖掺杂的碘化铅甲胺前驱体溶液和电子空穴材料，即于基体表面形成P3CT-K/MAPbI₃(葡萄糖)/PC₆₁BM/ZnO复合薄膜。

利用水热合成法将P3CT与KOH按1:1的摩尔比混合，混合后溶解于水中，60-70℃搅拌72-76h，得到P3CT-K溶液，将其滴至处理后的基体表面以3000-3500rpm、旋涂50-60s，并140-150℃加热退火15-20min，即于基体表面形成P3CT-K空穴传输层，厚度约为20-30纳米。