[发明专利]一种电子传输层添加剂、电子传输层及钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明公开了一种电子传输层添加剂、电子传输层及钙钛矿太阳能电池，所述添加剂由18‑冠醚‑6及碱金属盐组成，所述电子传输层的制备方法是将所述添加剂添加到电子传输层主体材料中得到混合溶液，再将混合液旋涂到透明导电层或钙钛矿吸收层上，退火即得电子传输层。所述钙钛矿太阳能电池是由玻璃基板、透明导电层、所述电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层及背电极组成。通过18‑冠醚‑6络合钾离子处理后的钙钛矿太阳能电池器件，不仅消除了器件的迟滞现象，还改善了钙钛矿太阳能电池器件的短路电流、开路电压、填充因子、转换效率以及长期稳定性，其光电转换效率达21.57%，连续光照500h后，光电转换效率仍可保持在初始效率90%以上。

技术领域

本发明属于太阳能光伏技术领域，具体涉及一种电子传输层添加剂、电子传输层及钙钛矿太阳能电池。

背景技术

为提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性，通常在钙钛矿吸收层、电子传输层中添加缺陷钝化材料。电子传输层(ETL)是钙钛矿太阳能电池的关键组成部分，其质量不仅影响电池中电子电荷的提取，而且对钙钛矿吸收层晶体形貌、缺陷态密度等有至关重要的影响。但钙钛矿太阳能电池中，由于电子传输层材料通常选用SnO2、TiO2、ZnOx等无机材料，与有机无机杂化钙钛矿吸收层材料之间的晶格失配、应力等因素，导致钙钛矿电池器件性能下降。

本发明旨在提供一种电子传输层添加剂，以改善钙钛矿吸收层与电子传输层界面处的性质，从而获得高效稳定的钙钛矿电池。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种电子传输层添加剂，第二目的是提供一种添加了所述电子传输层添加剂的电子传输层，本发明的第三目的是提供一种钙钛矿太阳能电池。

本发明的第一目的是这样实现的，一种电子传输层添加剂，由18-冠醚-6及碱金属盐组成。

本发明的第二目的是这样实现的，一种电子传输层，其制备方法是将所述添加剂添加到电子传输层主体材料中得到混合溶液，再将混合液旋涂到透明导电层或钙钛矿吸收层上，退火即得目标电子传输层；

所述电子传输层主体材料中添加的18-冠醚-6的质量浓度为0.2-0.4mg/mL；

所述电子传输层主体材料中添加的碱金属盐的质量浓度为2-4mg/mL。

本发明的第三目的是这样实现的，一种钙钛矿太阳能电池，是依次由玻璃基板、透明导电层、所述电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层及背电极组成。

本发明的原理及有益效果：

本发明选取18-冠醚-6络合钾离子作为电子传输层添加剂材料，制备电子传输层的方法简单，既改善了电子传输层材料的表面性质，同时由于钙钛矿吸收层制备过程中，18-冠醚-6络合钾离子扩散到钙钛矿吸收层中，从而影响钙钛矿吸收层材料的形貌、性质，络合物可改善电子传输层界面形貌，从而影响钙钛矿晶体生长，达到调节钙钛矿吸收层与电子传输层间晶格匹配、能级匹配度、钝化界面处缺陷态、增加钙钛矿吸收层和电子传输层间的结合力等作用。

冠醚分子本身是具有确定的大环结构18-冠醚-6分子，对钾离子具有较高的亲和力和选择性，形成络合物后，由于冠醚的大环结构效应使得配合更为稳定。另外，冠醚分子中既含有疏水性的外部骨架，又含有亲水性的可以和金属离子成键的内腔，所以当冠醚分子的内腔和金属离子配位后，C-O偶极失去了内腔亲水性，通过18-冠醚-6络合钾离子处理后的器件，不仅消除了器件的迟滞现象，还改善了钙钛矿太阳能电池器件的短路电流、开路电压、填充因子、转换效率以及长期稳定性，其光电转换效率达21.57%，连续光照500h后，光电转换效率仍可保持在初始效率90%以上。

附图说明

图1为本发明对比例1制备的钙钛矿太阳能电池器件的钙钛矿吸收层薄膜SEM表面图及断面图；

图2为本发明实施例1制备的钙钛矿太阳能电池器件的钙钛矿吸收层薄膜SEM表面图及断面图；