[发明专利]一种特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池，从下至上依次设置为透明衬底(1)、导电阳极(2)、空穴传输层(3)、钝化掺杂层(4)、钙钛矿活性层(5)、电子传输层(6)、空穴阻挡层(7)以及金属阴极(8)，其特征在于，所述钝化掺杂层(4)材料为二维钙钛矿前驱体材料或有机铵盐，厚度为0.1～10nm；

通过在基片表面旋涂钝化掺杂层(4)溶液制得钝化掺杂层(4)，通过旋涂钙钛矿前驱体时溶解部分或全部钝化掺杂层，钝化掺杂层物质在钙钛矿层中自下而上扩散溶解，形成一定浓度梯度的掺杂。

2.根据权利要求1所述的特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述衬底采用玻璃或透明聚合物构成，所述透明聚合物包括聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂和聚丙烯酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电阳极(2)采用氧化铟锡、石墨烯和碳纳米管中的任意一种或多种的组合，所述金属阴极(8)材料包括银、铝和铜的一种或多种，厚度为100～200nm。

4.根据权利要求1所述的特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层(3)材料使用TAPC，厚度为15～20nm，所述钙钛矿活性层(5)采用材料为MAPbI₃，薄膜厚度为300～700nm，所述电子传输层(6)为电子传输材料PCBM，薄膜厚度为30～60nm，所述空穴阻挡层(7)材料为Bphen，厚度为4～8nm。

5.一种特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：使用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙酮对衬底进行清洗，清洗后使用氮气吹干，并进行UV处理15分钟；

步骤2：在衬底表面旋涂空穴传输层(3)溶液，然后进行退火，制得基片；

步骤3：在基片表面旋涂钝化掺杂层(4)溶液，通过旋涂钙钛矿前驱体时溶解部分或全部钝化掺杂层，钝化掺杂层物质在钙钛矿层中自下而上扩散溶解，形成一定浓度梯度的掺杂；

步骤4：在无尘无氧干燥的隔离环境中，使用动甩工艺制备钙钛矿层，即让基片先进行旋转，再滴钙钛矿前驱体溶液，然后进行退火处理，制成钙钛矿层；

步骤5：在钙钛矿活性层(5)上旋涂PCBM溶液，然后进行退火处理，制成电子传输层(6)；

步骤6：高真空环境下，在电子传输层(6)上蒸镀空穴阻挡层(7)，然后在空穴阻挡层(7)上蒸镀金属阴极(8)。

6.据权利要求5所述的特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤2中，TAPC溶液浓度为5mg/ml，旋涂转速为3000rpm，旋涂时间为40s，退火温度为120℃，退火时间为15min。

7.根据权利要求5所述的特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤3中，钝化掺杂层(4)溶液浓度为1mg/ml～20mg/ml，旋涂转速为5000rpm，旋涂时间为30s，无需退火。

8.根据权利要求5所述的特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤4中，旋转转速为4000rpm，旋涂时间为30s，退火温度为120℃，退火时间为20min。

9.根据权利要求5所述的特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤5中，PCBM溶液的浓度为20mg/mL，旋涂转速为1900rpm，旋涂时间为45s，退火温度为110℃，退火时间为15min。

10.根据权利要求5所述的特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤6中，所述高真空环境的真空度为3×10^-4Pa，所述空穴阻挡层(7)蒸镀厚度为4～8nm，所述金属阴极(8)蒸镀厚度为100～200nm。