[实用新型]一种基于双空穴传输层的钙钛矿太阳能电池

说明书

本实用新型公开了一种基于双空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，依次在FTO导电玻璃上沉积PEDOT：PSS空穴传输层、TAPC空穴传输层、钙钛矿吸光层、PCBM电子传输层和Ag金属电极。本实用新型在PEDOT：PSS空穴传输层和钙钛矿吸光层中间旋涂一层HOMO能级介于PEDOT：PSS空穴传输层和钙钛矿吸光层之间的环己基二[N,N(4‑甲基苯基)苯胺](TAPC)空穴传输层，厚度为3‑7nm。本实用新型的优点在于所述TAPC空穴传输层的HOMO能级为‑5.4eV，介于HOMO能级为‑5.0eV的PEDOT：PSS空穴传输层与HOMO能级为‑5.5eV的钙钛矿吸光层之间。可以有效改善PEDOT：PSS空穴传输层与钙钛矿吸光层之间的电荷传递，减少开路电压损耗，提高器件效率。

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种基于双空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。

背景技术

近年来，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的功率转换效率迅速提高，从2009年的3.8％提高到目前的25.7％。平面反型钙钛矿太阳能电池由于其可忽略的器件磁滞和低温烧结工艺而受到广泛的关注。

在钙钛矿太阳能电池中，电子传输层和空穴传输层的材料的选择显著影响其对钙钛矿吸光层电荷的提取和传输能力。PEDOT：PSS作为一种应用广泛的空穴传输材料，具有高可见光透射率、良好的溶液可加工性和对钙钛矿前体溶液的优异润湿性等优点，但由于PEDOT：PSS空穴传输层的HOMO能级(-5.0eV)与钙钛矿吸光层的HOMO能级(-5.5eV)不匹配，以PEDOT：PSS作为空穴传输层的器件往往具有较大的开路电压损耗，导致器件性能下降。

目前PTAA、P3HT等材料被用于与PEDOT：PSS组成双空穴传输层，但这些材料都具有极强的疏水性，浸润性非常差，导致钙钛矿薄膜无法覆盖，严重影响器件的制备。因此，许多研究致力于找寻能级介于钙钛矿吸光层和PEDOT：PSS空穴传输层之间的材料，以减小界面间的能级差，提高钙钛矿吸光层的薄膜质量，从而制备高转换效率以及高稳定性的钙钛矿太阳能电池。

发明内容

本实用新型为了减小PEDOT：PSS空穴传输层与钙钛矿吸光层之间的能级差，提供一种基于双空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池自下而上依次包括FTO透明导电衬底、PEDOT：PSS空穴传输层、钙钛矿吸光层，PCBM电子传输层、Ag金属电极，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池还包括HOMO能级介于PEDOT：PSS空穴传输层与钙钛矿吸光层之间的TAPC空穴传输层。

进一步地，所述透明导电衬底的材料为FTO导电衬底，所述空穴传输层的材料为PEDOT：PSS，所述钙钛矿吸光层的材料为FAPbI₃，所述电子传输层的材料为PCBM，所述金属电极的材料为Ag。

进一步地，所述TAPC空穴传输层通过旋涂法沉积在所述PEDOT：PSS空穴传输层上。

进一步地，所述PEDOT：PSS空穴传输层的厚度为10-20nm，所述钙钛矿吸光层的厚度为400-600nm，所述PCBM电子传输层的厚度为20-40nm，所述Ag金属电极的厚度为100-150nm。

进一步地，所述TAPC空穴传输层的厚度为3-7nm。

与现有技术相比，本实用新型在PEDOT：PSS空穴传输层和钙钛矿吸光层之间旋涂一层TAPC作为能级缓冲的空穴传输层，TAPC的HOMO能级(-5.4eV)介于PEDOT：PSS空穴传输层的HOMO能级(-5.0eV)与钙钛矿吸光层的HOMO能级(-5.5eV)之间，可以有效改善PEDOT：PSS空穴传输层与钙钛矿吸光层之间的电荷传递，从而减少由于能级差而造成的开路电压损耗。根据本实用新型制备的平面反式钙钛矿太阳电池具有更高的开路电压与短路电流，提高了器件的光电转换效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于双空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；