[发明专利]一种利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法

说明书

本发明公开了一种利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法，所制备的钙钛矿太阳能电池为正型器件，结构从下至上包括：透明导电玻璃、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和电极层，电子传输层为氨基硫脲CH₅N₃S修饰的二氧化锡层；本发明通过氨基硫脲CH₅N₃S修饰二氧化锡电子传输层，同时钝化钙钛矿活性层的下表面，获得光电转换效率、开路电压和填充因子提高的钙钛矿太阳能电池。本发明中利用修饰剂氨基硫脲CH₅N₃S提高钙钛矿太阳能电池光电性能的工艺简单，对于制备高效、低成本的钙钛矿太阳能电池具有重要的实用价值。

技术领域

本发明所属钙钛矿光伏领域，具体涉及一种利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法。

背景技术

在钙钛矿太阳能电池的制备中，二氧化锡所具有的高电荷迁移率、宽带隙和可低温下制备的特点使其成为一种极具应用前景的电子传输层材料。而通常，基于氧化锡电子传输层与钙钛矿层的界面处，由于钙钛矿的表面缺陷存在，使得所制备的器件性能较差。同时，溶液处理的二氧化锡薄膜在较低的温度下退火时无法完全结晶，导致电子迁移率低；在足够高的温度下退火时虽能完全结晶，但薄膜很有可能被破坏，从而使得器件的性能较差。

通过在低温下合成二氧化锡纳米晶，并将其旋涂在透明导电电极上形成致密的电子传输层的方法，有效地解决了此问题。然而，采用二氧化锡纳米晶制备电子传输层的电池器件的开路电压低、填充因子小、光电转换效率低。因此，提高钙钛矿太阳能电池的光电性能迫在眉睫。

发明内容

针对用二氧化锡纳米晶制备电子传输层得到的钙钛矿太阳能电池的开路电压低的问题，本发明旨在提出一种利用修饰剂提高钙钛矿太阳能电池光电性能的方法。

为达到上述目的，本发明针对正型器件结构的钙钛矿太阳能电池，其从下至上包括：透明导电玻璃、二氧化锡电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和电极层，通过氨基硫脲CH₅N₃S修饰剂修饰二氧化锡电子传输层以提高钙钛矿太阳能电池光电性能，具体包括如下步骤：

(1)将二氧化锡纳米晶、氨基硫脲CH₅N₃S与去离子水混合配置成均匀的前驱体溶液，其中，前驱体溶液溶液中二氧化锡纳米晶的质量分数为1-4％，二氧化锡纳米晶与氨基硫脲CH₅N₃S的摩尔比为1:0.4-1。。

(2)将前驱体溶液旋涂在透明导电玻璃上，在2000-5000rmp的转速下旋涂25-40s，随后在60-80℃下预热5-10min，在130-200℃下退火30-60min，得到氨基硫脲CH₅N₃S修饰的二氧化锡电子传输层，从而提高钙钛矿太阳能电池光电性能。

进一步地，所述步骤(1)中，将二氧化锡纳米晶、氨基硫脲CH₅N₃S与去离子水混合后置于磁力搅拌器上，在室温下搅拌1-2天后形成前驱体溶液，搅拌过程直接暴露在空气下进

进一步地，所述的钙钛矿太阳能电池中：

钙钛矿活性层为MAPbI₃，其制备方法为：取PbI₂、CH₃NH₃I和DMSO按1:1:1的摩尔比溶解在DMF中配成钙钛矿前驱体溶液，所述DMSO与DMF的体积比为1:8-9；取钙钛矿前驱体溶液旋涂在氨基硫脲CH₅N₃S修饰的二氧化锡电子传输层上，以800-1500rpm的转速旋涂5-12s后再以3000-5000rpm旋涂18-26s，在第15-23s时滴入0.5-1.5mL的反溶剂；随后在加热台上以70-120℃热处理10-25min；所述反溶剂为乙醚或乙酸乙酯；