[发明专利]一种树脂酸界面修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种树脂酸界面修饰的钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的透明导电电极、电子传输层、钙钛矿活性层、界面修饰层、空穴传输层以及金属电极层；其中，所述电子传输层为SnOsubgt;2/subgt;薄膜，界面修饰层为树脂酸(Csubgt;19/subgt;Hsubgt;29/subgt;COOH)，钙钛矿活性层为MAPbIsubgt;3/subgt;(CHsubgt;3/subgt;NHsubgt;3/subgt;PbIsubgt;3/subgt;)；该钙钛矿电池具有较低的界面缺陷，在高湿度条件下能够保持较高的光电转化效率，具有较高的环境稳定性。本发明还提供上述树脂酸界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种树脂酸界面修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

近些年来，能源和环境问题受到越来越多的重视，钙钛矿太阳能电池凭借其低成本、高效率的特点，受到广泛研究，有希望取代硅电池成为新一代太阳能电池。

尽管钙钛矿太阳能电池的能量转换效率取得巨大的进展，但其存在稳定性较差的问题，并限制了其长期使用。其中，钙钛矿太阳能电池在高湿度条件下容易和水发生作用，钙钛矿退化分解，降低器件效率。界面修饰是提升钙钛矿抵抗环境中水、氧等不利因素的有效手段。

发明内容

本发明的目的之一在于提供树脂酸界面修饰的钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿电池具有较低的界面缺陷和良好的环境稳定性，在高湿度条件下能够保持较高的光电转化效率。

本发明的目的之二在于提供上述钙钛矿太阳能电池的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：

一种树脂酸界面修饰的钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的透明导电电极、电子传输层、钙钛矿活性层、界面修饰层、空穴传输层以及金属电极层；其中，所述电子传输层为SnO₂薄膜，界面修饰层为树脂酸(C₁₉H₂₉COOH，CAS号为514-10-3)，钙钛矿活性层为MAPbI₃(CH₃NH₃PbI₃)。

进一步地，所述透明导电电极为掺氟氧化锡玻璃(FTO)。

进一步地，所述界面修饰层的厚度为10～40nm。

进一步地，所述SnO₂薄膜的厚度为30～60nm。

进一步地，所述钙钛矿活性层的厚度为300～450nm。

进一步地，所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD，其厚度为40～80nm。

进一步地，所述金属电极层为金，其厚度为80～100nm。

本发明还提供上述树脂酸界面修饰钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：将透明导电电极经表面处理后依次采用旋涂方法制备电子传输层、钙钛矿活性层、界面修饰层，然后制备空穴传输层以及金属电极层，得到树脂酸界面修饰的钙钛矿太阳能电池。

作为本发明的一个实施方式，所述透明导电电极的表面处理方法为：依次用洗洁精、去离子水、异丙醇分别对FTO基底超声清洗10min，并用氮气吹干；最后对清洗烘干的FTO基底进行10min的紫外-臭氧表面处理。

作为本发明的一个实施方式，所述电子传输层的制备方法为：将SnO₂纳米颗粒水溶液旋涂在经表面处理后的透明导电电极上，然后进行退火处理；优选地，所述退火处理温度为150℃，时间为30min。