[发明专利]钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本申请涉及一种钙钛矿太阳能电池，其包括自下而上依次层叠设置的导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和上电极层，电子传输层和钙钛矿吸光层之间设有修饰层，修饰层为氧化镍，氧化镍通过水溶液法形成在电子传输层上。在电子传输层和钙钛矿吸光层之间形成一层氧化镍进行界面修饰优化，有效增大电子萃取率且极大的缓解了钙钛矿太阳能电池的回滞效应，提升了钙钛矿太阳电池的效率，且使用低温溶液法制备不仅降低了制备成本，而且实现了其在柔性电池上的应用。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

有机无机杂化钙钛矿材料由于具有低的激子束缚能，合适的禁带宽度，长的载流子扩散长度，高的光吸收系数和溶液加工性能，近几年来，越来越收到人们的关注。2009年以来，钙钛矿太阳能电池的效率从3.81％上升到24.2％，其效率几乎可以和商业化的单晶硅太阳能电池相媲美。人们普遍认为钙钛矿太阳能电池最有希望成为下一代商业化太阳能电池，但是在商业化之前，还有一些问题亟待解决，特别是钙钛矿太阳电池的稳定性。钙钛矿型太阳能电池是一种很有前景的光伏器件，其光电转换效率已经超过24％，但热不稳定性是阻碍其商业化的关键因素之一，此外还有光电转换效率。

如公开号为CN108649124A的中国专利申请公开了一种高效率无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法，太阳能电池是由底电极、电子传输层、无机钙钛矿材料吸收层、空穴传输层以及顶电极五部分组成，其中电子传输层和无机钙钛矿材料吸收层、无机钙钛矿材料吸收层和空穴传输层构建出两个平面异质结，电子传输层、无机钙钛矿材料吸收层和空穴传输层都是通过溶液法成膜。其没有对电子传输层和钙钛矿层的界面进行优化，得到的钙钛矿太阳电池的效果并不是非常高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池，在电子传输层和钙钛矿吸光层之间形成一层氧化镍进行界面修饰，大大提升了钙钛矿太阳电池的效率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次层叠设置的导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和上电极层，所述电子传输层和钙钛矿吸光层之间设有修饰层，所述修饰层为氧化镍，所述氧化镍通过水溶液法形成在所述电子传输层上。

进一步地，所述修饰层的厚度为2.5-10nm。

进一步地，所述电子传输层选自PCBM、OQMF、OQBMF、PFN、PEIE、ZnO、TiO₂、掺杂或修饰的ZnO/TiO₂中的任一种。

进一步地，所述电子传输层为钨掺杂的TiO₂薄膜。

进一步地，所述钙钛矿吸光层为Cs_0.05FA_0.81MA_0.14PbI_2.55Br_0.45。

进一步地，所述空穴传输层选自Spiro-MeOTAD、PEDOT:PSS、P3HT、PTAA、PThTPTI、金属氧化物或氧化石墨烯中的至少一种。

本申请还提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述制备方法用以制备所述的钙钛矿太阳能电池，所述制备方法包括：

S1、提供导电基底，对所述导电基底进行预处理；

S2、采用低温溶液法在所述导电基底上制备电子传输层；

S3、采用低温溶液法在所述电子传输层上形成氧化镍薄膜，得到修饰层；

S4、在所述修饰层上依次制备钙钛矿吸光层、空穴传输层和上电极层，得到钙钛矿太阳能电池。

进一步地，步骤S2中，所述电子传输层为钨掺杂的TiO₂薄膜，制备所述电子传输层的具体步骤如下：