[发明专利]一种三乙胺盐酸盐修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种三乙胺盐酸盐修饰的钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的透明导电玻璃、二氧化锡电子传输层、三乙胺盐酸盐层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极；其中三乙胺盐酸盐层是将浓度为1～4mg/mL的三乙胺盐酸盐水溶液旋涂于二氧化锡电子传输层上，经退火后得到。本发明通过设置三乙胺盐酸盐层，一方面降低二氧化锡电子传输层表面的粗糙度，改善二氧化锡电子传输层与钙钛矿吸收层的界面接触问题，提升二氧化锡电子传输层的电导率；另一方面三乙胺盐酸盐层中的‑NR₃⁺和Cl^‑钝化二氧化锡电子传输层表面和钙钛矿吸收层底部的电荷缺陷，提升电荷传输，显著提升三乙胺盐酸盐修饰的钙钛矿太阳能电池的FF和PCE。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种三乙胺盐酸盐修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

21世纪正面临严峻的环境挑战，能源短缺、环境污染等问题日益加深。开发和使用新能源已经成为我国重点关注的战略问题。太阳能由于其绿色环保、价格低廉、储量丰富、取之不尽用之不竭等优点，在众多清洁新能源中备受青睐。太阳能电池技术是一种直接将太阳能转换成电能的关键技术，满足环境能源的可持续发展需求，已成为新能源领域的研究热点。

其中，钙钛矿太阳能电池由于其光吸收系数高、激子结合能低、载流子迁移率高等优异的光电性质，经过短短十年的快速发展，光电转换效率PCE已经达到了25.5％，几乎可以媲美商业化的硅基太阳能电池。在钙钛矿太阳能电池中，电子传输层是不可缺少的部分，其主要作用是从钙钛矿层中提取和传输电子，并阻挡空穴，抑制表面载流子的复合。

常用的电子传输层材料为二氧化钛(TiO₂)和二氧化锡(SnO₂)。二氧化钛因其制备成本和烧结温度较高，限制了其商业化的发展。相比于二氧化钛，二氧化锡可低温制备，并具有更合适的导带能级和更高的电子迁移率，成为了电子传输层材料的最佳选择。然而，二氧化锡表面的氧空位缺陷和钙钛矿底面的缺陷，会俘获界面上的电子，阻碍电荷的传输，从而影响器件的光伏性能。并且，二氧化锡与钙钛矿层较差的表面接触，导致了载流子传输通道受阻，影响了器件的效率。基于此，亟需一种简单而有效的表面调控方法来改善二氧化锡表面缺陷和与钙钛矿层之间的接触，提高器件的光电转换效率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的二氧化锡表面缺陷和与钙钛矿层之间接触不良的问题，本发明提供了一种三乙胺盐酸盐修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，有利于提高钙钛矿太阳能电池的效率，并促进钙钛矿太阳能电池的产业化。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三乙胺盐酸盐修饰的钙钛矿太阳能电池，包括自下而上依次设置的透明导电玻璃、二氧化锡电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极；其特征在于，所述二氧化锡电子传输层和钙钛矿吸收层之间还设有三乙胺盐酸盐层。

一种三乙胺盐酸盐修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在透明导电玻璃上制备二氧化锡电子传输层；

步骤2：将三乙胺盐酸盐的浓度为1～4mg/mL的三乙胺盐酸盐水溶液旋涂于步骤1所得二氧化锡电子传输层上，退火后得到三乙胺盐酸盐层；

步骤3：在步骤2所得三乙胺盐酸盐层上依次制备钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极，最终得到三乙胺盐酸盐修饰的钙钛矿太阳能电池。

进一步地，步骤2中旋涂条件为：在旋转速度3000～5000rpm下旋涂30s。

进一步地，步骤2中退火条件为：在80～150℃下退火15～30min。