[发明专利]一种正型结构钙钛矿太阳能电池下界面的钝化方法

说明书

本发明属于光伏器件制备领域，具体为一种钝化正型结构钙钛矿太阳能电池下界面的方法。将富勒烯衍生物分散至硫氰酸盐溶液中，配置成富勒烯衍生物/硫氰酸盐混合溶液；将富勒烯衍生物/硫氰酸盐混合溶液旋涂于表面沉积有电子传输材料的导电玻璃基片上，在60～150℃下退火1～30分钟，得到富勒烯衍生物/硫氰酸盐薄膜；将钙钛矿前驱体溶液滴于上述薄膜表面，浸渍5秒以上时间，之后启动旋涂机，滴加反极性溶剂，旋涂结束后，将基片至于加热台上，在100℃下退火2～60分钟制备钙钛矿薄膜。在钙钛矿前驱体溶液的作用下，富勒烯衍生物/硫氰酸盐薄膜中硫氰酸盐被溶解，富勒烯衍生物难溶于钙钛矿溶液中，滞留于电子传输层与钙钛矿的界面处，实现对界面缺陷的钝化。

技术领域

本发明属于光伏器件制备领域，具体为一种正型结构钙钛矿太阳能电池下界面的钝化方法。

背景技术

经过近几年的快速发展，基于卤化铅钙钛矿材料的钙钛矿太阳能电池能量转换效率已经突破20％，受到各国研究者和工业界的关注。钙钛矿太阳能电池由透明导电层、电子传输层、卤化铅钙钛矿光吸收层、空穴传输层及金属电极组成。电池在工作过程中，钙钛矿材料吸收太阳光，在与电子传输层和空穴传输层的界面处将电子和空穴传导至电子传输材料和空穴传输材料中，完成光生电子空穴对的分离。研究表明，钙钛矿材料与电子/空穴传输材料的界面性能直接影响光生载流子的分离效率，决定器件的光电转换性能。此外，上述两处界面性能还对电池稳定性起到关键影响，这使得对钙钛矿材料与电子/空穴传输材料界面处的优化就成为提高器件综合性能的关键。在正型结构钙钛矿太阳能电池的制备中，通常在电子传输材料上旋涂一层富勒烯衍生物，从而钝化器件的下界面，即电子传输层/钙钛矿界面。但这种下界面的处理方法存在如下问题：(1)富勒烯衍生物钝化层改变了原有电子传输材料的表面能，薄膜表面对钙钛矿前驱体溶液的疏水性大幅提高，这需要研究者重新修改钙钛矿前驱体溶液的性能，改善钙钛矿前驱体溶液的浸润性，从而保障钙钛矿薄膜的高覆盖率旋涂；(2)这种引入富勒烯衍生物钝化层的方式要求将钝化层厚度精确控制在纳米范围内，以保证在钝化界面缺陷的同时，不增加电子传输电阻。上述方法的采用，增加了器件制备的复杂度，并不利于后期大规模工业化推广。因此，开发正型结构钙钛矿太阳能电池下界面钝化的新方法，进一步优化钙钛矿材料与电子传输材料的界面性能对钙钛矿太阳能电池性能的提高具有重要意义。

发明内容

针对现有卤化铅钙钛矿太阳能电池界面优化所存在的问题，本发明的目的在于提供一种正型结构钙钛矿太阳能电池下界面的钝化方法。采用这种方法制备的钙钛矿薄膜，富勒烯(C60)、富勒烯衍生物(PCBM)等钝化材料被成功置于正型结构器件的下界面，实现对电子传输材料/钙钛矿材料界面缺陷的原位钝化，从而大幅度提高电子的传输效率，电池的光电转换效率也大幅提高。

本发明的技术方案是：

一种正型结构钙钛矿太阳能电池下界面的钝化方法，包括如下步骤：

(1)富勒烯衍生物/硫氰酸盐混合溶液配置：将富勒烯衍生物溶解于氯苯中，之后将富勒烯衍生物氯苯溶液滴加于硫氰酸盐溶液中，室温搅拌2～12小时，形成富勒烯衍生物/硫氰酸盐混合溶液；其中，富勒烯衍生物的浓度在0.1～10mg L^-1之间，硫氰酸盐的浓度在100～1000mg L^-1之间；

(2)富勒烯衍生物/硫氰酸盐薄膜的制备：将步骤(1)得到的富勒烯衍生物/硫氰酸盐混合溶液在60～100℃下加热1～6小时，取上述加热溶液，旋涂于含有电子传输材料的导电玻璃基片上，旋涂机转数为3000～6000rpm，旋涂时间为20～60秒，旋涂结束后，将导电玻璃基片在60～100℃下加热1～30分钟，得到富勒烯衍生物/硫氰酸盐薄膜基片；