[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，上述钙钛矿太阳能电池包括钝化吸光层；钝化吸光层为经钝化剂处理的Sn‑Pb钙钛矿吸光层；钝化剂选自三氟甲基苯乙胺的卤化物盐。本发明提供的钙钛矿太阳能电池，能够有效提高长期稳定性以及综合性能。本发明还提供了上述钙钛矿太阳能电池的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用。

背景技术

钙钛矿太阳能电池是第三代太阳能电池，采用有机-无机杂化的钙钛矿材料作为吸光层。因为具有吸收系数高，载流子迁移率高，激子结合能低和带隙可调等优点，钙钛矿太阳能电池成为了光伏领域的研究重点。目前钙钛矿太阳能电池的光电效率已经超过了25％，已经可以与晶硅和铜铟镓硒等太阳能电池相媲美，是下一代太阳能电池的有力竞争者。

虽然近年来钙钛矿太阳能电池的光电转换效率不断被刷新，但单节钙钛矿太阳能电池的最终效率受制于肖克利-奎伊瑟极限。为了进一步提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，研究者提出了叠层太阳能电池，即包含宽带隙太阳能电池和窄带隙太阳能电池。锡铅(Sn-Pb) 钙钛矿的带隙范围是1.6～1.2eV，是作为窄带隙太阳能电池吸光材料的理想选择。尽管近年来人们在提高窄带隙Sn-Pb钙钛矿太阳能电池性能方面做了大量的努力，但是高性能全钙钛矿叠层太阳能电池的发展依旧受制于窄带隙Sn-Pb钙钛矿太阳能电池。因此，发展高性能的 Sn-Pb钙钛矿太阳能电池具有重要意义。

目前Sn-Pb钙钛矿太阳能电池存在的主要问题是Sn²⁺的氧化和钙钛矿结晶速率不一致，由这两方面造成的缺陷大大限制了器件的性能和长期稳定性。

因此，需尽可能提升Sn-Pb钙钛矿太阳能电池的性能，特别是长期稳定性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种钙钛矿太阳能电池，能够有效提高所得钙钛矿太阳能电池的长期稳定性以及综合性能。

本发明还提供了上述钙钛矿太阳能电池的制备方法。

本发明还提供了上述钙钛矿太阳能电池的应用。

根据本发明第一方面的实施例，提供了一种钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括钝化吸光层；

所述钝化吸光层为经钝化剂处理的Sn-Pb钙钛矿吸光层；

所述钝化剂包括式(1)所示化合物；

其中，式(1)中X^-选自Cl^-、Br^-和I^-中的至少一种。

根据本发明实施例的钙钛矿太阳能电池，至少具有如下有益效果：

本发明研究发现，传统Sn-Pb钙钛矿太阳能电池在长期稳定性等方面性能差的根本原因是：Sn²⁺相较于Pb²⁺具有更强的路易斯酸性，与前驱体溶液中的有机离子配位更快，导致钙钛矿结晶速度较快，形成的钙钛矿薄膜质量差、晶粒尺寸小、多孔洞，这不仅增加了钙钛矿中的缺陷，同时水氧更容易侵入钙钛矿造成破坏；此外，Sn²⁺易氧化，氧化将导致Sn空位的产生，增大陷阱密度，引发严重的非辐射复合。

本发明研究发现，具有极性的分子可与Sn-Pb钙钛矿吸光层表面形成偶极，有利于钙钛矿太阳能电池的电荷传输，且分子极性的强弱间接影响所述钝化与所述Sn-Pb钙钛矿吸光层表面的结合能力。