[发明专利]一种含磷物质体相修饰电子传输层的钙钛矿光电器件及其制备方法

说明书

本发明涉及钙钛矿光电器件技术领域，特别涉及一种含磷物质体相修饰电子传输层的钙钛矿光电器件及其制备方法。该含磷物质体相修饰电子传输层的钙钛矿光电器件包括依次叠加的导电衬底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及背电极；所述电子传输层材质为体相掺杂有磷元素的电子传输材料。本发明采用含磷物质体相修饰电子传输层制备钙钛矿光电器件，通过含磷物质体相修饰电子传输层设计，可以有效地减少钙钛矿光电器件中电子传输层体相、界面中的缺陷，从而可以有效地降低钙钛矿光电器件的非辐射复合，提高器件的光电性能及稳定性。

技术领域

本发明涉及钙钛矿光电器件技术领域，特别涉及一种含磷物质体相修饰电子传输层的钙钛矿光电器件及其制备方法。

背景技术

现有的钙钛矿太阳能电池结构由FTO(又称氟掺杂氧化锡导电衬底)、电子传输层(ETL)、钙钛矿吸光层(PVK)、空穴传输层(HTL)和金背电极构成。其中，电子传输层(ETL)要求为：具有较好的光学透过性、与钙钛矿吸光层具有合适的能级匹配、能够有效的提取电子、阻挡空穴。

现有常见的电子传输层材质有ZnO、TiO₂、SnO₂等，其制备方法有喷雾热裂解、旋涂法、化学浴沉积(CBD)、磁控溅射等。然而在这些金属氧化物薄膜(即电子传输层)形成的过程中，薄膜的体相和界面处不可避免的会形成一定的缺陷，这些缺陷会造成在电子传输层和钙钛矿吸光层间非辐射复合增加，进而影响器件的性能及其稳定性。

发明内容

为解决背景技术提到的现有技术存在的不足，本发明提供一种含磷物质体相修饰电子传输层的钙钛矿光电器件，其技术方案如下：

该含磷物质体相修饰电子传输层的钙钛矿光电器件包括依次叠加的导电衬底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及背电极；所述电子传输层材质为体相掺杂有磷元素的电子传输材料。

在一些实施例中，所述电子传输材料包括SnO₂、TiO₂、ZnO-ZnS、ZnTiO₃、Zn₂SnO₄中的一种或多种组合；和/或，所述空穴传输层材质为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、氧化镍、镍酞菁的一种或多种组合。

本发明化提供一种含磷物质体相修饰电子传输层的钙钛矿光电器件的制备方法，其包括电子传输层制备步骤；所述电子传输层制备步骤为：制备掺有含磷物质的电子传输材料分散液；将所述掺有含磷物质的电子传输材料分散液通过涂布方式涂布在导电衬底上，制得体相掺杂有磷元素的所述电子传输层。

在一些实施例中，所述电子传输材料包括SnO₂、TiO₂、ZnO-ZnS、ZnTiO₃、Zn₂SnO₄中的一种或多种组合；

将纳米颗粒状的电子传输材料均匀分散于溶剂中，制得电子传输材料纳米颗粒分散液，而后将含磷物质加入所述电子传输材料纳米颗粒分散液中混匀，制得掺有含磷物质的电子传输材料分散液。

在一些实施例中，将所述掺有含磷物质的电子传输材料分散液，通过涂布方式涂布在导电衬底上；而后进行退火处理，制得体相掺杂有磷元素的所述电子传输层；其中，所述退火处理温度为(100～200)℃，退火时间为(5～100)min。

在一些实施例中，所述掺有含磷物质的电子传输材料分散液中，所述含磷物质的浓度为0.1～10mg/mL。

在一些实施例中，所述含磷物质包括磷酸盐、六氟磷酸盐、次磷酸盐中的一种或多种组合

在一些实施例中，所述涂布方式包括旋涂、刮涂、提拉、喷涂、印刷中的任意一种加工方式。

在一些实施例中，包括以下步骤：