[发明专利]一种钙钛矿材料及其在太阳能电池中的应用

说明书

本发明公开了一种钙钛矿材料及其在太阳能电池中的应用，属于钙钛矿太阳能电池技术领域。所述钙钛矿材料为[Ag(I)TMA]⁺离子与Cs⁺离子共占A位的钙钛矿材料，所述钙钛矿材料的分子式为[Ag‑TMA₂]_xCs_1‑xPbI₃、[Ag‑TMA₂]_xCs_1‑xPb(I_1‑yBr_y)₃或[Ag‑TMA₂]_xCs_1‑xPb(I_1‑yCl_y)₃。所述钙钛矿材料可作为钙钛矿型太阳能电池的钙钛矿吸收层材料，用于制备钙钛矿型太阳能电池。所述钙钛矿材料的制备方法操作可控，具有高重现性，同时其在太阳能电池中的应用可以明显提升钙钛矿型太阳能电池的能量转换效率和器件稳定性。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿材料及其在太阳能电池中的应用。

背景技术

太阳能作为一种清洁能源，具有一些天然的优势，如分布广泛、可持续再生、对环境友好等。在电池研究方面，太阳能电池能够将太阳能直接转换为电能，使其成为解决人类能源需求最具潜力的途径之一。著名专家Martin Green将太阳能电池技术的发展划分为三代：第一代是材料硅为代表的材料型太阳能电池；第二代是以碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒化物(CiGs)为代表的薄膜太阳能电池；第三代是基于新材料和纳米技术的新型太阳能电池。

经过几年的发展，钙钛矿太阳能电池的性能大幅提高。钙钛矿太阳能电池的优势体现在多个方面，它可以采取低成本的加工方式，并且在材料、制备、性能方面具有很大潜在的优势。而且钙钛矿太阳能电池几乎可以在所有地方使用，如可以在建筑物的侧面、建筑物的屋顶、汽车的顶盖、小型电子设备上应用。并且大多数相关研究人员对其光电转化效率的提升持乐观态度，相信其还有很大提升空间，因此其成为近些年来最具应用潜力的电池之一。

鉴于钙钛矿太阳能电池的稳定性问题，外来商业化的潜在障碍仍亟待解决。幸运的是，所有无机CsPbX₃(X＝I，Br，Cl)钙钛矿太阳能电池都具有优异的光电性能和热稳定性，其中CsPbI₃研究最为广泛。但是CsPbI₃有一个严重的缺点，即其具有较多的非辐射复合缺陷，这表明非辐射复合严重存在于钙钛矿器件的光活性层或界面中，严重影响了CsPbI₃型太阳能电池光电性能的进一步提升。为进一步优化钙钛矿型太阳能电池的光电性能，需要寻找更稳定的钙钛矿结构，并抑制缺陷相关的非辐射复合。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种钙钛矿材料及其在太阳能电池中的应用，通过掺杂钙钛矿单晶材料([Ag-TMA₂]Pb₂I₅、[Ag-TMA₂]Pb₂Br₅、[Ag-TMA₂]₂Pb₅Cl₁₂)得到[Ag(I)TMA]⁺离子与Cs⁺离子共占A位的钙钛矿材料，并应用于钙钛矿太阳能电池的吸收层，可以有效提高钙钛矿型太阳能电池的能量转换效率和器件稳定性。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

本发明的技术方案之一，一种钙钛矿材料，[Ag(I)TMA]⁺离子与Cs⁺离子共占所述钙钛矿材料的A位。