[发明专利]具有超疏水封装层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有超疏水封装层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该钙钛矿太阳能电池包括具有钙钛矿活性层的电池主体以及设置在所述电池主体上的超疏水封装层，所述超疏水封装层的材料为1H,1H,2H,2H‑全氟癸基硫醇(PFDT)。本发明提供的钙钛矿太阳能电池，利用PFDT超疏水材料避免空气中的水蒸气与钙钛矿接触，降低钙钛矿太阳能电池的降解速率，进而提高钙钛矿太阳能电池的长期稳定性。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种具有超疏水封装层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能取之不尽用之不竭，规模化利用太阳能对于减少环境污染和缓解全球温室效应具有重要意义。有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池近年来发展迅速，被美国《科学》杂志评选为十大科学突破之一。近十年来，其光电转换效率从最初报道的3.8％发展到现在的25.2％，在效率上追上了发展了65年的多晶硅太阳能电池，从而成为了最具有商业应用前景的新一代太阳能电池技术。

然而，限制钙钛矿太阳能电池产业化的主要因素是稳定性，主要体现在有机/无机杂化钙钛矿对湿度、光照以及温度敏感，将有机/无机杂化钙钛矿置于特定的湿度、光照以及温度环境中，钙钛矿分解成没有光伏特性的PbI₂、MAI以及HI。因此，提高钙钛矿的稳定性对推动钙钛矿太阳能电池的产业化生产具有重要意义。目前，提高钙钛矿太阳能电池稳定性最重要的手段是封装，所采用的封装材料主要是酯类等聚合物，采用热压法或紫外固化法封装。而这类封装工艺复杂，所以，急需寻找一种可应用简易的封装工艺的封装材料，达到抑制钙钛矿分解，最终提升钙钛矿太阳能电池的长期稳定性的目的。

发明内容

为解决上述钙钛矿太阳能电池中封装材料存在的问题，本发明提供了一种具有超疏水封装层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

为了达到上述发明目的，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池，包括具有钙钛矿活性层的电池主体以及设置在所述电池主体上的超疏水封装层；其中，超疏水封装层的材料为1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇。

进一步地，所述电池主体包括依次叠加设置导电基底、电荷阻挡层、钙钛矿活性层、电荷传输层和电极层；所述超疏水封装层设置于所述电极层上。

优选地，所述超疏水封装层为单分子层的1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇。

进一步地，所述超疏水封装层的厚度在1nm以上。

进一步优选地，所述超疏水封装层的厚度为1～200nm。

进一步优选地，所述超疏水封装层的厚度为5～50nm。

进一步地，所述钙钛矿活性层为钙钛矿吸光材料形成的膜层，所述钙钛矿吸光材料为ABX₃，其中，A为CH₃NH₃、NH₂CHNH₂、Cs中的至少一种；B为Pb、Sn中的至少一种；X为I、Br、Cl、CN、SCN中的至少一种。

优选地，所述钙钛矿活性层的厚度为100～1000nm。

进一步优选地，所述钙钛矿活性层的厚度为400～800nm。

进一步地，所述电荷阻挡层选自电子阻挡层或空穴阻挡层，所述电荷阻挡层厚度为10～200nm；所述电荷传输层选自电子传输层或空穴传输层，所述电荷传输层厚度为10～200nm。

优选地，所述电子阻挡层的材料选自NiO、PEDOT和P3HT中的一种；所述空穴阻挡层层的材料为TiO₂、ZnO、SnO₂中的一种；所述电子传输层的材料为PCBM或C60；所述空穴传输层的材料为Spiro-OMeTAD、PTAA、NiO、CuI、CuGaO₂中的一种。