[发明专利]一种层状钙钛矿结构材料及在甲胺铅碘钙钛矿薄膜太阳能电池中的应用

摘要

一种层状钙钛矿结构材料及在甲胺铅碘钙钛矿薄膜太阳能电池中的应用。化学结构通式为：A2PbX4，其中，A为侧链带伯氨基团的聚合物，其包括主链为共轭结构的聚合物和主链为饱和碳‑碳或碳‑氮链的聚合物；X为氯、溴或碘中的一种或多种。所述材料应用于甲胺铅碘钙钛矿薄膜太阳能电池中。本发明有效提高甲胺铅碘钙钛矿活性层的成膜质量，具有好的光学性能，均匀的形貌，晶粒尺度达到微米量级；能够调控界面处能级，实现较好的能级匹配，降低界面能级势垒，提高器件性能，能量转化效率高达16.0％，重复性很好；且能够提高器件对空气中水蒸气的阻挡能力，提高电池的稳定性。

主权项

1.一种层状钙钛矿结构材料用作甲胺铅碘钙钛矿型薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤如下：将经盐酸刻蚀好的ITO玻璃依次用洗涤剂，去离子水，异丙醇分别超声清洗十分钟，彻底清洁后放于紫外灯下照射十分钟，然后在其表面旋涂PEDOT:PSS的水溶液以制备出30‑50nm厚的PEDOT:PSS薄膜，随后将其放于120℃加热20min；再制备界面层和活性层，活性层制备好之后，再将1‑(3‑甲氧基羰基)丙基‑1‑苯基[6,6]‑C‑61(PCBM)旋涂在活性层上，之后，放入真空镀膜机腔内，抽真空至4×10‑4Pa以下，蒸镀Ag电极，控制其厚度为100nm，即可得到甲胺铅碘钙钛矿型薄膜太阳能电池；所述的界面层和活性层的制备是通过一步法或两步法将基于侧链带伯氨基团的聚合物的层状钙钛矿结构材料引入到甲胺铅碘钙钛矿型薄膜太阳能电池结构中的过程；所述的一步法是指先将卤化后的侧链带伯氨基团的聚合物旋涂在PEDOT:PSS缓冲层上，再将氯化铅、溴化铅或碘化铅与质量比为45％的甲胺基碘的活性层前躯体混合溶液旋涂在卤化后的侧链带伯氨基团的聚合物上，制备活性层，该一步法在制备出活性层的同时，在PEDOT:PSS缓冲层与活性层之间的界面处原位形成基于侧链带伯氨基团的聚合物的二维层状钙钛矿结构界面材料；所述的两步法是指先将氯化铅、溴化铅或碘化铅旋涂在PEDOT:PSS缓冲层上，再将卤化后的侧链带伯氨基团的聚合物旋涂在卤化铅薄膜上，形成基于侧链带伯氨基团的聚合物的二维层状钙钛矿结构材料，再将氯化铅、溴化铅或碘化铅与甲胺基碘的活性层前躯体混合溶液旋涂在基于侧链带伯氨基团的聚合物的二维层状钙钛矿结构材料上，制备出活性层，其厚度控制在400nm。