[发明专利]一种界面修饰锡铅混合钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种界面修饰锡铅混合钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。该界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池包括依次层状分布的导电玻璃层、PEDOT:PSS层、修饰层、FA_0.6MA_0.4Sn_0.6Pb_0.4I₃多晶膜、电子传输层和金属电极层，所述修饰层的材质为氮、氯共掺杂石墨烯量子点。本发明利用了氮、氯共掺杂石墨烯量子点的P型掺杂的增强而诱导出与钙钛矿层最为匹配的能级排列，氮、氯共掺杂石墨烯量子点通过石墨烯量子点的共轭π效应和Cl的电负性可以钝化界面上的缺陷态，可提高界面电荷传输的效率，进而提高锡铅混合钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和开路电压。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种界面修饰锡铅混合钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

相比于传统单晶硅太阳能电池，以及染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池等新型薄膜太阳能电池，钙钛矿太阳能电池成本更加低廉，制备更加简单，工艺更加多样，可以满足更加丰富的市场需求，同时具有很高的光电转化效率，受到科研以及产业界的高度重视。钙钛矿材料从2009年开始用于太阳能电池，初始效率为3.8％，直到最近，光电效率已经达到25.5％，发展极其迅速，创造了光伏领域的历史。钙钛矿太阳能电池虽然是下一代光伏器件的理想选择。而窄带隙(1.3eV)的锡铅混合钙钛矿太阳能电池因其在串联太阳能电池技术中的应用而备受关注。然而，目前锡铅混合钙钛矿太阳能电池还是存在光电转换效率低、开路电压低的问题，阻碍了其发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光电转换效率高、开路电压高的界面修饰锡铅混合钙钛矿太阳能电池。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下。

一种界面修饰锡铅钙钛矿太阳能电池，包括依次层状分布的导电玻璃层、PEDOT:PSS层、修饰层、FA_0.6MA_0.4Sn_0.6Pb_0.4I₃多晶膜、电子传输层和金属电极层，所述修饰层的材质为氮、氯共掺杂石墨烯量子点。

与现有技术相比，本发明通过将氮、氯共掺杂石墨烯量子点(N,Cl-GQDs)作为锡铅钙钛矿太阳能电池的修饰层，利用了氮、氯共掺杂石墨烯量子点的P型掺杂的增强而诱导出与钙钛矿层最为匹配的能级排列。此外，氮、氯共掺杂石墨烯量子点通过石墨烯量子点的共轭π效应和Cl的电负性可以钝化界面上的缺陷态，可提高界面电荷传输的效率，进而提高锡铅混合钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和开路电压。

进一步地，所述FA_0.6MA_0.4Sn_0.6Pb_0.4I₃多晶膜制备方法，包括以下步骤：

D1、将SnF₂溶于DMF/DMSO中形成溶液A，在溶液A中加入SnI₂和FAI制备FASnI₃前驱体溶液；

D2、在步骤D1中制备的FASnI₃前驱体溶液中加入过量Sn粉，再用过滤头过滤得到FASnI₃溶液；

D3、将PbSCN加入DMF/DMSO中形成溶液B，在溶液B中加入PbI₂和MAI制备MAPbI₃溶液；

D4、将步骤D2中的得到的FASnI₃溶液和步骤D3中得到MAPbI₃溶液按照FASnI₃:MAPbI₃＝6:4的化学计量比混合得到FA_0.6MA_0.4Sn_0.6Pb_0.4I₃溶液；