[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及制备方法

说明书

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池及制备方法。钙钛矿太阳能电池包括钙钛矿层，所述钙钛矿层包括钙钛矿材料与钝化剂，所述钝化剂由如下结构式表示：(A)subgt;m/subgt;‑R‑(X)subgt;n/subgt;；其中，m个A独立地选自具有高电负性的原子和具有吸电子特性的官能团；R为具有共轭结构的连接基；n个X独立地选自卤素原子，m为1‑5的整数，n为1‑3的整数。本发明钙钛矿太阳能电池，采用的钝化剂，可增强钙钛矿材料中的卤素离子的稳定性，从而有效钝化卤素离子缺陷。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是指一种钙钛矿太阳能电池及制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池，具有工艺简单、成本低廉的优势，可实现廉价的光伏发电，十分适于商业化生产。钙钛矿太阳能电池的吸光材料钙钛矿可采用溶液法制备，工艺简便。吸光材料钙钛矿具有ABX₃的晶体结构，X常采用Cl、Br、I等卤族元素。以碘离子为例，钙钛矿表面未完全配位的碘离子会俘获空穴，造成界面电荷积累，引发复合损失；碘离子直接参与钙钛矿能带结构的构成，但容易发生迁移影响钙钛矿晶体结构；同时，迁移的碘离子易形成同为深能级缺陷的间隙碘离子缺陷；最后，各类不稳定的碘离子容易被空气中的氧气氧化生成碘单质，碘单质的升华将带来钙钛矿材料不可逆的分解和器件性能不可逆的破坏。

目前，对于卤素离子相关缺陷的钝化方式包括引入金属阳离子、引入路易斯酸。其中，引入金属阳离子(如K⁺、Na⁺、Li⁺、Rb⁺等)，可以通过静电作用稳定离子缺陷。引入路易斯酸(特别是PCBM等富勒烯衍生物)，可以通过其接受电子能力减小离子缺陷的活性。

但是，上述方案引入的材料并非卤族元素的特异性结合材料，钝化效果受到一定限制，同时还可能带来额外的离子迁移问题，影响器件稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及制备方法，以解决现有技术中的钙钛矿太阳能电池中卤素离子的引入带来的缺陷的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括钙钛矿层，所述钙钛矿层包括钙钛矿材料与钝化剂，所述钝化剂由如下结构式表示：

(A)_m-R-(X)_n；

其中，m个A独立地选自具有高电负性的原子和具有吸电子特性的官能团；R为具有共轭结构的连接基；n个X独立地选自卤素原子，m为1至5的整数，n为1至3的整数。

可选的，所述具有高电负性的原子包括F、Cl。

可选的，所述具有吸电子特性的官能团包括：羧基、羧酸酯基、硝基、磺酸基、三氟甲基。

可选的，所述具有共轭结构的连接基为萘基、蒽基、菲基、芴基、茚基及其杂原子衍生基团中的一种。

可选的，所述添加剂在所述钙钛矿层中的摩尔比≤10％。

可选的，所述太阳能电池包括导电玻璃基底以及依次设置于导电玻璃基底上的致密层、电子传输层、间隔层与电极层，所述电子传输层具有介孔结构，所述钙钛矿层设置于所述电子传输层的介孔结构内。

可选的，所述间隔层为具有介孔结构的二氧化锆层，所述电极层为具有介孔结构的碳层，所述钙钛矿层设置于所述电子传输层、所述间隔层以及所述电极层的介孔结构内。

本发明的实施例还提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述方法包括：提供一基板；

在所述基板上形成钙钛矿层，所述钙钛矿层包括：钙钛矿材料与钝化剂，所述钝化剂由如下结构式表示：