[发明专利]一种Dion-Jacobson相二维钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Dion‑Jacobson相二维钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述方法包括：步骤1，在导电基底上制备电子传输层；步骤2，在保护气氛下，以一定的摩尔比例称取AX₂，A’X和MX₂原料，溶于有机溶剂中，得到混合前驱体溶液；其中，AX₂为(CH₂CH₂NH₃)₂I₂，C₆H₄(NH₃)₂I₂，C₆H₄(CH₂NH₃)₂I₂或C₄NH₂(CH₂NH₃)₂I₂，A’X为CH₃NH₃I或NH＝CHNH₃I；MX₂为PbI₂或SnI₂；步骤3，在保护气氛下，在电子传输层上制备钙钛矿层，在一定温度下退火，得到钙钛矿层；步骤4，在保护气氛下，在钙钛矿层上制备空穴传输层；步骤5，在空穴传输层上制备背电极。本发明中DJ相二维钙钛矿太阳电池的优势在于稳定性好，带隙可调，载流子迁移率高，制备工艺简单，重复性好，可以更加明显提高器件光电性能。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，具体为一种Dion-Jacobson(DJ)相二维钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

近年来，有机-无机杂化钙钛矿材料因为其高的消光系数、合适的带隙、小的激子结合能等特点成为了新一代薄膜太阳能电池和光电领域的新星，目前实验室认证效率已经达到25.2％。然而，传统的三维钙钛矿材料稳定性差，当其暴露在高温、高湿度环境中时容易分解，这极大的阻碍了它们的商业化发展。与三维钙钛矿材料相比，二维钙钛矿因为其大体积有机间隔阳离子的疏水性可以很好的阻止水对内部无机组分的侵蚀，稳定性得到了大幅度的提升，是目前解决稳定性问题最成功的尝试。

虽然二维钙钛矿的稳定性很好，但是它们的激子结合能大、光学带隙宽、电荷传输性能较差，所以和三维器件比起来效率仍有较大的差距。在二维钙钛矿中，有限的电荷传输主要是由于大体积有机阳离子起到了一个绝缘层的作用，使得导电的无机层间电阻较高、迁移率较低，电荷在面外转移变得困难，想要解决这一问题，制备无机层晶面垂直取向的二维钙钛矿是十分有效的方法。此外，电荷转移和二维钙钛矿内部量子阱的厚度密切相关，优化钙钛矿量子阱的分布也有利于光伏器件中电荷的传输和提取。因此，制备出垂直取向、量子阱厚度合适的高质量二维钙钛矿多晶薄膜用于太阳能电池是非常迫切且有必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有垂直取向、量子阱均匀分布的高质量DJ相二维钙钛矿太阳能电池及其制备方法，操作简单，成功率高，能够达到提升DJ相二维钙钛矿电池性能的目的。

本发明是通过以下技术方案实现：

一方面，本发明提供了一种Dion-Jacobson相二维钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，在导电基底上制备电子传输层；

步骤2，在保护气氛下，称取AX₂，A’X和MX₂原料，溶解于有机溶剂中，得到混合前驱体溶液；将所述前驱体溶液搅拌溶解2～10小时，待溶液完全澄清后过滤，得到钙钛矿溶液；

步骤3，在保护气氛下，将所述钙钛矿溶液涂覆在电子传输层上，然后加热退火，退火后，自然冷却至室温，得到深红棕色的钙钛矿吸光层；

步骤4，在保护气氛下，在钙钛矿吸光层上制备空穴传输层；