[发明专利]一种具有梳状纤维结构空穴传输层的钙钛矿电池及其制法

说明书

本发明公开了一种具有梳状纤维结构空穴传输层的钙钛矿电池及其制法。所述的钙钛矿电池包含透明电极层和形成在所述透明电极层上面的梳状纤维结构空穴传输层，所述梳状纤维结构空穴传输层为聚噻吩类聚合物空穴材料，其制备方法包括下述步骤：在透明电极层上沉积氧化剂；将含有强极性酸和噻吩类空穴材料单体的溶液与所述氧化剂接触以进行反应得到梳状纤维结构空穴传输层；在所述梳状纤维结构空穴传输层上合成钙钛矿吸收层，然后在钙钛矿吸收层上依次设置电子传输层和电极层。所述电池具有梳状纤维结构的均匀，高密度的空穴传输层，增加了空穴传输层与吸收层的接触面，其空穴传输层是梳状纤维结构，增加了空穴传输材料与光伏吸收层的接触面积。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种具有梳状纤维结构空穴传输层的钙钛矿电池及其制法。

背景技术

近年来，钙钛矿太阳能电池(PSC)由于其快速增长的转化效率、日益成熟的制备工艺、以及低廉的价格，引起了学术界和工业界的极大关注。目前的钙钛矿太阳能电池按照钙钛矿层的沉积基底主要分为两种结构：(1)沉积基底为电子传输层(ETL)，(2)沉积基底为空穴传输层(HTL)，其中第二种也被称作反式钙钛矿太阳能电池；反式钙钛矿太阳能电池因其较高的稳定性、较低的加工温度、以及简易的合成设备，而备受工业界的青睐。

反式钙钛矿太阳能电池的空穴传输层通常为一层薄膜，光在钙钛矿层激发出的空穴通过薄膜界面传输到空穴传输层，进而形成电流。在此过程中，空穴传输层与钙钛矿层的接触面积极大程度上决定了电池的效率和稳定性，接触面积越大，可传输空穴能力越强，光激发出的电子与空穴的复合效率就越低，进而使得电池的效率提高，稳定性增强。

日本专利JP2011035243A公开了一种有机光电转换元件，其包含两个电极层、P型半导体吸收层和N型半导体吸收层，空穴传输层材料为PEDOT:PSS，因PSS带来的水溶性，使其成为作为目前唯一的商用化聚合物空穴传输层，旋涂在P型半导体吸收层和N型半导体吸收层之间，该专利申请中的梳状结构层为P型吸收层，其目的在于增加PN结的接触面积，而增加PN结的接触面积并不能有效避免电子于空穴的复合。此外，在空穴传输的过程中，只有PEDOT在发挥空穴传输的作用，PSS仅作为一种提供水溶性的绝缘材料，极大程度上制约了空穴传输的效率，从而降低了电池的效率；并且PSS的吸水性会导致钙钛矿层因环境腐蚀而被破坏，降低了PSC的使用寿命。目前利用如二甲基亚砜(DMSO)，二甲基甲酰胺(DMF)，乙二醇(EG)等有机溶剂二次溶解的方法无法将PSS完全去除。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种具有梳状纤维结构空穴传输层的钙钛矿电池及其制法，所述钙钛矿电池通过增加钙钛矿层吸收层与空穴传输层接触面积，从而减少电子与空穴的复合，并且使用不含有PSS的梳状纤维结构空穴传输层，增加了空穴传输速率，从而提高电池效率和电池寿命。

本发明具体技术方案如下：

1.一种钙钛矿电池，其中，所述钙钛矿电池包含透明电极层和形成在所述透明电极层上面的梳状纤维结构空穴传输层，所述梳状纤维结构空穴传输层为聚噻吩类聚合物空穴材料。

2.根据项1所述的钙钛矿电池，其中，所述聚噻吩类聚合物空穴材料选自PEDOT、P3HT、P3OHT和P3ODDT中的一种或两种以上。

3.根据项1或2所述的钙钛矿电池，其中，所述梳状纤维结构空穴传输层由薄膜层和梳状纤维结构组成，薄膜层的厚度为50-200nm，梳状纤维结构的长度为500-1500nm。

4.根据项1-3中任一项所述的钙钛矿电池，其中，所述聚噻吩类聚合物空穴材料通过气相聚合噻吩类空穴材料单体得到。

5.根据项4所述的钙钛矿电池，其中，所述聚噻吩类聚合物空穴材料通过包含下述步骤的方法制备得到：

在所述透明电极层上沉积氧化剂；