[发明专利]单分子仿形钝化钙钛矿薄膜、太阳电池及制备方法

说明书

本发明公开一种单分子仿形钝化钙钛矿薄膜、太阳电池及制备方法，在基体上涂覆钙钛矿液膜，干燥，获得钙钛矿薄膜；在钙钛矿薄膜上涂覆本征均匀的单分子钝化层材料，形成单分子钝化层液膜，静置使单分子钝化层材料吸附在钙钛矿表面，干燥，获得单分子仿形钝化钙钛矿薄膜。本发明采用单分子仿形钝化层，不仅可以钝化钙钛矿薄膜的表面缺陷，提高电池稳定性。同时，其仿形单分子层结构不会在钙钛矿薄膜表面实现堆积，不会影响电池载流子的传输。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及单分子仿形钝化钙钛矿薄膜、太阳电池及制备方法。

背景技术

如今，环境污染、能源枯竭成为困扰全世界的两大主要问题，极大地制约了社会的发展。太阳光伏是一种有效的太阳能利用方式，是解决环境污染和能源问题，实现可持续发展的重要举措。

钙钛矿太阳能电池因其具有超高的光电转换效率，简单低廉的制备工艺和设备，可溶液法低温制备等优点，近年来受到全世界学术界及产业界的广泛关注。自2009年诞生以来，经过短短几年的发展，实验室小面积电池效率已经突破25％。然而，与小面积器件相比，大面积钙钛矿太阳电池的效率和稳定性存在严重滞后。

界面钝化在提高小面积电池光电转换效率和稳定性上具有显著作用。大量钝化材料，如PEAI、OAI、5-AVA等已经被证实可以提高钙钛矿太阳电池的光电性能。然而，目前几乎所有报道的钝化层制备都需要将钝化剂作为溶质溶解在易挥发的溶剂中，如异丙醇。在非常粗糙的钙钛矿表面上沉积超薄的钝化层时，这种制备方法会导致钝化材料在薄膜凹坑处堆积(影响载流子传输，造成电池短路电流降低)，尖端处裸露(影响钝化效果)，不可能形成仿形生长的钝化层。虽然使用这些钝化材料可以实现高效、稳定的小面积钙钛矿电池，但将它们用于大面积钙钛矿组件时往往会产生相反的效果。

因此，开发一种既可以保证钝化效果，又不会在凹坑处产生积聚的单分子仿形钝化膜，实现大面积钙钛矿薄膜的有效钝化至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单分子仿形钝化钙钛矿薄膜、太阳电池及其制备方法，该方法实现钙钛矿薄膜表面的均匀仿形单分子层钝化，从而制备高效、稳定的钙钛矿太阳电池。该方法也可实现大面积钙钛矿薄膜的界面钝化，有利于大规模生产高效、稳定的钙钛矿模组，解决了现有技术中钝化层沉积时，在钙钛矿薄膜表面凹坑处堆积(影响载流子传输，造成电池短路电流降低)，尖端处裸露(影响钝化效果)的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

单分子仿形钝化钙钛矿薄膜，包括钙钛矿薄膜，钙钛矿薄膜表面厚度为一个分子层、与钙钛矿薄膜表面成化学键结合的仿形钝化膜。

进一步的，钙钛矿薄膜上的单分子钝化膜具有能够与钙钛矿薄膜表面成化学键的N原子、S原子、C＝O基团、F原子、Cl原子、Br原子或I原子。

进一步的，仿形钝化膜的材料为在室温或低于300℃下能够挥发的溶剂类材料。

进一步的，仿形钝化膜的材料为卤代苯。

进一步的，仿形钝化膜的材料为氯苯。

进一步的，仿形钝化膜的材料为溴苯。

进一步的，仿形钝化膜的材料为碘苯。

进一步的，仿形钝化膜的材料为甲苯。

单分子仿形钝化钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)在钙钛矿薄膜上涂覆仿形钝化膜材料，形成钝化材料的液膜层；

2)室温静置；

3)干燥，获得单分子仿形钝化钙钛矿薄膜。

进一步的，静置时间为1-1000s。