[发明专利]一种原位生成水、热稳定的钝化层及具有钝化层的钙钛矿太阳能电池

权利要求书

1.一种原位生成具有自限制效应的水、热稳定的卤化铅基有机无机杂化钝化层的制备，其特征在于，钝化层的制备包括以下内容：

（1）卤化铅基有机无机杂化材料钝化层是通过在钙钛矿薄膜表面上旋涂或者浸泡一种与钙钛矿中的碘化铅发生反应生成卤化铅基有机无机杂化材料的有机盐类配体溶液而生成的，该卤化铅基有机无机杂化材料的有机分子与无机网络间通过化学键，化学键包括共价键、氢键、离子键其中的一种或其组合，使得杂化配合物材料在“分子水平上”复合，在分子水平上融合两个组分优点而生成的一种新型材料；有机盐类配体溶液一端含有游离卤素(Cl、Br、I)中的一种，另一端含有铵盐阳离子的基团，其中铵盐阳离子的基团包括四甲基铵盐、四丁基铵盐的卤素季铵盐，n-甲基二苯基的苯基卤素铵盐中的一种或其组合；

（2）有机盐类配体溶液通过反应与钙钛矿中的碘化铅共面、共边或共顶点方式，相连的卤化铅配位多面体可以形成单核/多核簇结构，或者形成一维、二维或三维结构，该卤化铅基有机无机杂化材料具有优异的水、热稳定性；

（3）通过旋涂或浸泡法后处理原位反应，在钙钛矿薄膜上层生成一层致密的卤化铅基有机无机杂化材料，该水、热稳定钝化层一方面是由与钙钛矿中的碘化铅发生反应成键而产生的卤化铅基有机无机杂化材料，起到缺陷钝化的作用，另一方面生成的水热稳定钝化层能够抵御水分并抑制钙钛矿内的离子向外扩散迁移，具有保护作用，极大的提高器件的稳定性；

（4）该反应具有自限制效应，即在钙钛矿薄膜表层生成一层致密的卤化铅基有机无机杂化材料后，生成的钝化层将限制钙钛矿中深层碘化铅与盐类的反应，该钝化层位于表面，不影响载流子的传输；

所述有机盐类配体溶液的浓度为0.1 mM~40 mM，旋涂的转速为2000~6000 rmp，时间为20~60 s；浸泡的时间为5 s~1 h。

2.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其中所述钙钛矿太阳能电池包括如权利要求1所述的制备方法得到的钝化层，其过程如下：

（1）将覆盖有透明导电金属氧化物的基底依次放入常规洗涤剂、去离子水、丙酮、异丙醇中各进行超声清洗5~15 min；

S1：进一步地，所述基底为硬质玻璃或者柔性衬底；

S2：进一步地，所述的导电金属氧化物为锡掺杂的二氧化铟(ITO)或氟掺杂的二氧化锡(FTO)；

（2）将清洗干净的基底干燥后放入紫外臭氧清洗机中处理20 min或者放入等离子体清洗机中70W功率下处理 5 min；

（3）把制备好的电子传输层或空穴传输层前驱体溶液旋涂在导电基底上，并在设定的温度下进行退火；

S3：进一步地，所述的电子传输层的材料选自二氧化锡胶体水溶液、平面二氧化钛(TiO₂)、介孔二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)、掺铝氧化锌(ZnO:Al)、 [6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC₆₁BM)/ [6，6]-苯基-C₇₁-丁酸甲酯(PC₇₁BM)中的一种或几种；

S4：进一步地，所述的空穴传输层的材料选自PTAA，spiro-OMeTAD、P3HT、PEDOT：PSS、氧化锡、氧化镍、氧化锌等有机聚合物，有机共轭小分子和无机半导体；

（4）在制备好的导电基底/电子传输层或导电基底/空穴传输层基底上旋涂钙钛矿前驱体溶液制备钙钛矿活性层，并在旋涂结束后进行退火处理；

S5：进一步地，所述的钙钛矿活性层的材料选自MAPbI_xBr_yCl_3-x-y、FAPbI_xBr_yCl_3-x-y、CsPbI_xBryCl_3-x-y、 Cs_zFA_1-zPbI_xBr_yCl_3-x-y、Cs_zFA_kMA_1-z-kPbI_xBr_yCl_3-x-y、 (FAPbI₃)_x(MAPbBr₃)_1-x中的一种或几种；其中，x＝0～3，y＝0～3，z＝0～3，k＝0～3；

（5）在退火后的钙钛矿薄膜上通过旋涂或者浸泡与钙钛矿中碘化铅发生反应能够生成卤化铅基有机无机杂化材料的盐类配体溶液；

S6：进一步地，所述的能够生成卤化铅基有机无机杂化材料的盐类配体溶液具体指四甲基铵盐、四丁基铵盐卤素季铵盐、n-甲基二苯基的苯基卤素铵盐中的一种或其组合；

S7：进一步地，所述的盐类溶液的浓度为0.1 mM~40 mM，旋涂的转速为2000~6000 rmp，时间为20~60 s；浸泡的时间为5 s~1 h；

（6）在原位生成水、热稳定钝化层薄膜上旋涂制备空穴传输层/电子传输层；

S8：进一步地，所述的电子传输层的材料选自二氧化锡、二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)、掺铝氧化锌(ZnO:Al)、 [6，6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯(PC₆₁BM)/ [6，6]-苯基-C₇₁-丁酸甲酯(PC₇₁BM)/C60 中的一种或几种；

S9：进一步地，所述的空穴传输层的材料选自PTAA、spiro-OMeTAD、P3HT、PEDOT：PSS、氧化锡、氧化镍、氧化锌等有机聚合物，有机共轭小分子和无机半导体；

（7）在高真空蒸发镀膜机中蒸镀60~120 nm 的电极；

S10：进一步地，所述的电极材料选自金、银、铜、碳中的一种或几种。