[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池。一种钙钛矿太阳能电池，包括钙钛矿光吸收层和设置于钙钛矿光吸收层上部的界面修饰层，所述的界面修饰层由硅烷偶联剂和金属醇盐反应制备得到。本发明采用硅烷偶联剂和金属醇盐为界面修饰层，可以有效防止水汽所造成的钙钛矿太阳电池性能的衰减，本发明提出的界面修饰层既可以提高钙钛矿太阳电池效率，同时可以提高钙钛矿太阳电池稳定性。

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池。

背景技术

近十年来，钙钛矿太阳电池在众多新型太阳电池中脱颖而出，吸引了众多科研工作者的关注，还被《Science》评选为2013年十大科学突破之一。这种电池采用的光吸收材料的通式为ABX₃，其中A为+l价的阳离子，选自甲胺离子(CH₃NH₃⁺)、乙胺离子(C₂H₅NH₃⁺)、甲醚离子(NH₂CH＝NH₂⁺)或者Cs⁺离子，B为+2价的金属离子，选自Sn²⁺或Pb²⁺，X为卤素离子，选自Cl^-、Br^-或I^-，是典型的钙钛矿晶体结构，因此该电池被称为钙钛矿型太阳电池。由于其采用全固态形式，既可以避免液体电解质带来的问题，又可以获得高转换效率，短短几年其光电转换效率从2009年的3.8％提高到2021年的25.5％，这种发展速度是前所未有的，钙钛矿太阳能电池有着极大的潜力与应用前景。

尽管如此，钙钛矿太阳电池中的钙钛矿吸收层遇到空气中的水气容易分解，稳定性不够理想，仍有待进一步提高。

发明内容

本发明克服现有钙钛矿太阳能电池存在的稳定性较差的问题，本发明的目的是提供一种钙钛矿太阳能电池，本发明提出在钙钛矿光吸收层/电子传输层或钙钛矿光吸收层/空穴传输层之间引入界面修饰层，该界面修饰层既可以提高钙钛矿太阳电池效率，同时可以提高钙钛矿太阳电池稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钙钛矿太阳能电池，包括钙钛矿光吸收层和设置于钙钛矿光吸收层上部的界面修饰层，所述的界面修饰层由硅烷偶联剂和金属醇盐反应制备得到。

所述的钙钛矿光吸收层材料的通式为ABX₃，其中A为+l价的阳离子，选自甲胺离子(CH₃NH₃⁺)、乙胺离子(C₂H₅NH₃⁺)、甲醚离子(NH₂CH＝NH₂⁺)或者Cs⁺离子，B为+2价的金属离子，选自Sn²⁺或Pb²⁺，X为卤素离子，选自Cl^-、Br^-或I^-，是典型的钙钛矿晶体结构。

优选地，所述的界面修饰层由如下步骤制备得到：

(1)将硅烷偶联剂溶解于乙醇或者异丙醇溶液中得到硅烷偶联剂的醇溶液，然后加入金属醇盐，混合均匀，得到界面修饰层溶液；

(2)在钙钛矿光吸收层表面，涂覆修饰层溶液，再对该修饰层溶液进行热处理，得到界面修饰层。

优选地，所述的硅烷偶联剂为带氨基的硅烷偶联剂或带胺基的硅烷偶联剂。

进一步优选，所述的硅烷偶联剂选自二乙胺基甲基三乙氧基硅烷、己二胺基甲基三甲氧基硅烷、(3-氨丙基)二乙氧基甲基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。