[发明专利]一种兼具高短路电流和高转化效率的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种兼具高短路电流和高转化效率的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于光伏技术领域。该钙钛矿太阳能电池由下往上依次由基底层、空穴传输层、2‑巯基咪唑层、FAsubgt;0.2/subgt;MAsubgt;0.8/subgt;PbIsubgt;3‑x/subgt;Clsubgt;x/subgt;钙钛矿吸光层、电子传输层和金属背电极层叠组成。该太阳能电池中2‑巯基咪唑层可以很好地修饰FAsubgt;0.2/subgt;MAsubgt;0.8/subgt;PbIsubgt;3‑x/subgt;Clsubgt;x/subgt;钙钛矿吸光层上的缺陷，减少其上的复合中心，从而减小了非辐射复合，减少暗电流。由于非辐射复合降低，空穴的传输速率加快，使钙钛矿太阳能电池短路电流得到了提高，从而提高了转化效率。该钙钛矿太阳能电池制备方法简单易操作，可以直接在工业生产中大规模推广，在太阳能电池方面有着潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种兼具高短路电流和高转化效率的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池作为一种新能源，通过光伏效应将太阳能转换为可以直接利用的电能，具有安全可靠、无噪声、无污染、使用寿命长等优点，已成为各国在经济、军事装备上可持续发展战略的研究课题。现在社会主流的光伏技术采用的是硅基太阳能电池，但是制作成本高(纯度要求在99.999％)，工艺复杂(加工过程需要高温)成为制约其发展的重要因素，而第二代非晶硅等薄膜材料，由于原材料稀缺等因素，限制了其大规模的应用。为了解决这些显著问题，不断降低成本和提高光电转换效率，科学家提出了第三代太阳能电池即有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池。近十年时间内，钙钛矿太阳能电池凭借其低成本、制作工艺简单和高光电转换效率在国际上掀起了一个研究热潮。《自然》杂志将钙钛矿太阳电池评选为2014年十大最有可能突破的研究课题之一。

近年来，界面修饰被广泛使用来钝化钙钛矿吸收层与电子、空穴传输层的界面，以减少界面复合，加快载流子的传输，并提高太阳能电池的光电转化效率。以往的研究已将PMMA、PCBM等有机材料用来钝化钙钛矿吸收层与电子、空穴传输层之间的界面，以提高钙钛矿太阳能的性能，但是这些有机分子需溶解在甲苯、氯苯等有毒溶剂中，这对环境不利，也不利于商业化。因此，利用环保型分子进行界面工程研究已迫在眉睫。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种兼具高短路电流和高转化效率的钙钛矿太阳能电池；目的之二在于提供一种兼具高短路电流和高转化效率的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种兼具高短路电流和高转化效率的钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池由下往上依次由基底层、空穴传输层、2-巯基咪唑层、FA_0.2MA_0.8PbI_3-xCl_x钙钛矿吸光层、电子传输层和金属背电极层叠组成。

优选的，所述2-巯基咪唑层按如下方法制备：以2-巯基咪唑异丙醇溶液为原料，旋涂制备厚度≤1nm的薄膜；所述2-巯基咪唑异丙醇溶液中2-巯基咪唑的浓度为1-6mg/mL。

优选的，所述2-巯基咪唑异丙醇溶液的使用量为60-80μL。

优选的，所述基底层为ITO；所述空穴传输层为PEDOT:PSS空穴传输层；所述电子传输层为PCBM电子传输层；所述金属背电极为Ag。

2、所述的一种兼具高短路电流和高转化效率的钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述方法如下：

(1)对导电基底进行预处理；

(2)在经步骤(1)处理后的导电基底上旋涂制备空穴传输层；

(3)在步骤(2)中空穴传输层上旋涂制备2-巯基咪唑层；