[发明专利]基于HOEtMIM[Cl]的无电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及钙钛矿光伏器件技术领域，具体为一种基于HOEtMIM[Cl]的无电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法，包括依次贴合设置的透明导电基底、钙钛矿层、空穴传输层以及金属电极；其中，所述透明导电基底与所述钙钛矿层相邻的一侧经1‑羟乙基‑3‑甲基咪唑氯盐修饰。本发明利用HOEtMIM[Cl]对刚性或柔性导电基底进行改性，调控透明导电基底和钙钛矿界面能级结构，改善电子提取和收集，降低载流子复合；同时钝化埋底界面缺陷，提高钙钛矿薄膜的结晶度，进而改善无电子传输层钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和长期稳定性。本发明器件结构简单，成本低，易于低温制备，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及钙钛矿光伏器件技术领域，尤其涉及一种基于HOEtMIM[Cl]的无电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由于具有高效率、低成本和易于大面积制备等特点，正在逐步走向产业化。为了进一步促进这一新兴技术的商业化，在保持高效率的同时简化器件结构和降低生产成本将使器件更具竞争力，也是目前急切需要的。其中，无电子传输层钙钛矿太阳能电池具有很多优势，例如，简化的器件结构、低成本、低温处理以及易于在柔性衬底上制备等，因此近年来受到越来越多的关注，器件性能也不断提升，但是其光电转换效率仍远远落后于常规具有ETL的器件性能，只有少数无电子传输层刚性钙钛矿太阳能电池实现了20％以上的效率。

目前限制无电子传输层刚性和柔性钙钛矿太阳能电池效率提升的关键因素之一是阴极/钙钛矿界面复合损失严重以及从钙钛矿层到导电基底的电子收集效率较低。解决上述问题的关键在于如何解决导电基底/钙钛矿界面能级结构失配以及埋底界面缺陷密度较高的问题。专利CN111162140A公开了一种离子液体界面修饰CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池制备方法和应用，是先在FTO上旋涂电子传输层，然后旋涂溴化铅溶液，再重复多次旋涂溴化铯溶液，制得均匀致密无孔洞、高结晶性的无机钙钛矿薄膜，随后在其表面旋涂咪唑卤素盐离子液体溶液，最后刮涂碳浆料背电极，组装成基于离子液体修饰的CsPbBr₃无机钙钛矿太阳能电池。利用用咪唑卤素盐特殊的基团和电子结构钝化钙钛矿层与碳电极的界面缺陷，提高光电转换效率。但该咪唑卤素盐离子液体是涂覆在钙钛矿层表面，钝化的是钙钛矿层与碳电极接触界面的缺陷，且为了增加钙钛矿层疏水性选择长烷基链咪唑卤素盐。

因此，有必要设计一种基于HOEtMIM[Cl]的无电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决电子收集效率低以及界面复合损失严重问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于HOEtMIM[Cl]的无电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池可以有效提升电子收集效率，降低载流子复合的几率，进而改善无电子传输层钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。

为实现上述目的，本发明提供一种基于HOEtMIM[Cl]的无电子传输层钙钛矿太阳能电池，包括依次贴合设置的透明导电基底、钙钛矿层、空穴传输层以及金属电极；其中，所述透明导电基底与所述钙钛矿层相邻的一侧经1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐修饰。

本发明采用1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐对导电基底进行表面改性处理，HOEtMIM[Cl]中的正电荷离子与FTO衬底表面的氧悬空键结合，从而在FTO与钙钛矿界面形成电偶极子，调控导电基底和钙钛矿界面处能级结构，极大改善电子提取和收集，减少载流子非辐射复合损失，保证了良好的界面性能，从而提高无电子传输层钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。