[发明专利]一种钙钛矿前驱体、钙钛矿和太阳能电池

说明书

本发明实施例提供一种钙钛矿前驱体、钙钛矿和太阳能电池，其中，所述钙钛矿前驱体由非对称有机双胺卤化盐、有机组分、无机组分、添加剂和有机溶剂混合得到。本发明中，通过加入非对称有机双胺卤化盐来制备钙钛矿前驱体，进而使得基于该钙钛矿前驱体形成的钙钛矿在湿气、光和热下的稳定性较好，使得由该钙钛矿组装形成的太阳能电池能够兼顾稳定性和光电转化效率。

技术领域

本发明属于钙钛矿型太阳能电池领域，涉及一种钙钛矿前驱体、钙钛矿和太阳能电池。

背景技术

21世纪以来，人类社会飞速发展的同时，人类对能源的需求也越来越大，能源问题已经成为不能忽视的大问题。地球上的能源从本质上都来自于太阳能，而将太阳能直接转化成电能是利用太阳能最有效的途径，太阳能电池就是最有效的工具。目前，市场上占主导地位的太阳能电池是单晶硅和多晶硅太阳能电池，这两种太阳能的技术较为成熟，使用寿命长，光电转换效率高。但是硅系太阳能电池由于对原材料的纯度要求较高，制作工艺复杂，成本过高，无法实现超大规模实用化。

针对硅系太阳能出现的这种问题，一种有机-无机杂化卤化物钙钛矿太阳能电池被提出，并且由于优秀的光电特性而在过去的十年中得到了极大的关注。最为常见的为ABX₃型三维结构的钙钛矿，其中A为甲胺(CH₃NH₃⁺,MA⁺)或甲脒(NH₂CHNH₂⁺,FA⁺)有机胺阳离子、B为Pb²⁺或Sn²⁺等二价阳离子、X为卤素阴离子。基于该三维铅卤钙钛矿的太阳能电池近年来光电转换效率(PCE)从3.8％迅速增加到25.2％。但是，由于在湿气、光和热下的稳定性较差，实现其商品化是一个挑战。

针对稳定性问题，一种2D钙钛矿太阳能电池被提出，2D钙钛矿作为光吸收层虽然可以提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，但无法同时兼顾稳定性和光电转化效率；例如，在Joule 2018,3,1-13文章中，在未封装，85未，40-70％RH的条件下，虽然具有好的稳定性，即168h后效率仍为初始效率的95％，但其PCE并不高，才只有13.3％。因此，亟需一种新的钙钛矿材料能够同时兼顾2D钙钛矿太阳能电池的稳定性和PCE。

发明内容

本发明提供了一种钙钛矿前驱体、钙钛矿和太阳能电池。本发明中，通过加入非对称有机双胺卤化盐来制备钙钛矿前驱体，进而使得基于该钙钛矿前驱体形成的钙钛矿在湿气、光和热下的稳定性较好，使得由该钙钛矿组装形成的太阳能电池能够兼顾稳定性和光电转化效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了如下的技术方案：

本发明第一方面提供一种钙钛矿前驱体，所述钙钛矿前驱体由非对称有机双胺卤化盐、有机组分、无机组分、添加剂和有机溶剂混合得到。

作为优选，所述非对称有机双胺卤化盐中的非对称有机双胺离子的结构式为式(Ⅰ)所示：

其中，R₁,R₂相同或不同，彼此独立地选自C1-6烷基，n选自1-6的整数。

作为优选，所述有机组分包括甲脒的卤化物和甲胺的卤化物中的至少一种，所述甲脒的卤化物包括甲脒氟、甲脒氯、甲脒溴及甲脒碘中的一种或多种，所述甲胺的卤化物包括甲胺氟、甲胺氯、甲胺溴及甲胺碘中的一种或多种。

作为优选，所述无机组分包括：二价金属的卤化物中的一种或多种。