一种空穴传输界面钝化的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

本发明涉及钙钛矿太阳能电池，具体为一种空穴传输界面钝化的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、太阳能电池技术成为解决人类能源危机最具潜力的科技之一。近年来钙钛矿太阳能电池的转换效率进步大，而且比传统的硅电池更便宜、更易生产。钙钛矿太阳能电池按照光传播与电荷传输方向可以从结构上分为“正式”结构和“反式”结构，其基本构成主要包括：透明电极、电子传输层、由钙钛矿材料组成的光吸收层、空穴传输层、电极。钙钛矿光吸收层中产生电子载流子和空穴载流子，分别被传输到电子传输层和空穴传输层，以及电极层。在钙钛矿光吸收层和电子传输层的界面上存在晶格缺陷，导致电子和空穴的复合损失。

2、目前，已有一些钙钛矿太阳能电池试图解决界面复合损失和稳定性问题，如在界面处添加有机分子或离子、聚合物、功能化石墨烯等。但是这些技术仍具有明显的局限性，仍然需要发展新型的低成本技术来提升效率和稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种空穴传输界面钝化的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明有效减少界面电荷复合损失，提升电池的效率和稳定性，具有良好的应用前景。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种空穴传输界面钝化的钙钛矿太阳能电池，包括正式电池和反式电池两种电池结构，所述正式电池的结构包括玻璃基底、透明电极、电子传输层、电子传输界面钝化层、钙钛矿层、空穴传输界面钝化层、空穴传输层、电极；所述反式电池的结构包括玻璃基底、透明电极、空穴传输层、空穴传输界面钝化层、钙钛矿层、电子传输界面钝化层、电子传输层、电极；所述空穴传输界面钝化层为溶液法涂布的苯甲酸基钾盐化合物。

3、进一步的，所述空穴传输界面钝化层的制备过程中，苯甲酸基钾盐化合物为苯甲酸钾、对甲苯甲酸钾中的至少一种，包括这些化合物按照在总质量中的比例(0％-100％)进行混合溶解后制备的薄膜，所述空穴传输界面钝化层厚度为0.1-10nm。

4、进一步的，所述空穴传输界面钝化层的制备过程中，配置苯甲酸钾、对甲苯甲酸钾中的至少一种化合物的溶液，包括这些化合物按照在总质量中的比例(0％-100％)进行混合后溶解，溶剂为乙醇、异丙醇中的至少一种，通过狭缝涂布法、刮刀法、旋涂法、喷涂法、浸泡法进行制。

5、进一步的，所述透明电极为ito、fto中的至少一种，厚度100-1000nm；所述电子传输层为c60、pcbm、氧化锡、二氧化钛中的至少一种，厚度1-100nm。

6、进一步的，所述钙钛矿层为铅基卤化物钙钛矿、锡基卤化物钙钛矿、铅锡混合卤化物钙钛矿中的至少一种，厚度50-5000nm。

7、进一步的，所述电子传输界面钝化层为氨基分子化合物中的至少一种，厚度0.1-10nm；所述空穴传输层为氧化镍、碘化铜、ptaa中的至少一种，厚度1-100nm；所述电极为金、银、铜、铜基合金、ito、fto中的至少一种，厚度10-1000nm。

8、一种空穴传输界面钝化的钙钛矿太阳能电池制备方法，该制备方法用于制备如上述的正式电池和反式电池两种电池结构，所述正式电池结构的制备方法包括以下步骤：

9、步骤一，用去离子水或者纯水清洗透明电极的表面，然后采用加热的方式将其表面进行干燥处理；

10、步骤二，利用紫外臭氧或者等离子处理透明电极表面，时间1-30分钟；

11、步骤三，在电极表面制备电子传输层，所用材料为c60、pcbm、氧化锡、二氧化钛中的至少一种，方法包括真空蒸镀、狭缝涂布、喷涂等，厚度1-100nm。

12、步骤四，在电子传输层表面制备电子传输界面钝化层，所用材料为氨基分子化合物的至少一种，或者这些化合物按照在总质量中的比例(0％-100％)进行混合溶解后制备的薄膜，溶剂为乙醇、异丙醇中的至少一种，其厚度为0.1-10nm。

13、步骤五，在电子传输界面钝化层表面制备钙钛矿薄膜，所用材料包括铅基卤化物钙钛矿、锡基卤化物钙钛矿、铅锡混合卤化物钙钛矿中的至少一种。上述钙钛矿薄膜经过退火处理，退火温度为50-150℃，退火时间为0.1-1h；钙钛矿薄膜厚度为50-5000nm；

14、步骤六，在钙钛矿层表面制备空穴传输界面钝化层，所用材料为苯甲酸钾、对甲苯甲酸钾化合物中的至少一种，方法包括真空蒸镀、狭缝涂布、喷涂等，厚度0.1-10nm。

15、步骤七；在透明电极表面沉积空穴传输层，所用材料包括氧化镍、碘化铜、ptaa中的至少一种，方法包括磁控溅射、狭缝涂布、喷涂等，厚度1-100nm；

16、步骤八，在空穴传输层表面上制备电极，所用材料包括金、银、铜、铜基合金、ito、fto等，方法包括真空蒸镀、磁控溅射等，电极厚度为10-1000nm。

17、进一步的，在电子传输层表面制备电子传输界面钝化层过程中，主要通过狭缝涂布法、刮刀法、旋涂法、喷涂法、浸泡法进行制备；在电子传输界面钝化层表面制备钙钛矿薄膜过程中，方法包括狭缝涂布、真空蒸镀。

18、进一步的，所述反式电池结构的制备方法包括以下步骤：

19、步骤一，用去离子水或者纯水清洗透明电极的表面，然后采用加热的方式将其表面进行干燥处理；

20、步骤二，利用紫外臭氧或者等离子处理透明电极表面，时间1-30分钟；

21、步骤三；在透明电极表面沉积空穴传输层，所用材料包括氧化镍、碘化铜、ptaa中的至少一种，方法包括磁控溅射、狭缝涂布、喷涂等，厚度1-100nm；

22、步骤四，在空穴传输层表面制备空穴传输界面钝化层，所用材料为苯甲酸钾、对甲苯甲酸钾化合物中的至少一种，方法包括真空蒸镀、狭缝涂布、喷涂等，厚度0.1-10nm。

23、步骤五，在空穴传输界面钝化层表面制备钙钛矿薄膜，所用材料包括铅基卤化物钙钛矿、锡基卤化物钙钛矿、铅锡混合卤化物钙钛矿中的至少一种，方法包括狭缝涂布、真空蒸镀。上述钙钛矿薄膜经过退火处理，退火温度为50-150℃，退火时间为0.1-1h；钙钛矿薄膜厚度为50-5000nm；

24、步骤六，在钙钛矿薄膜表面制备电子传输界面钝化层，所用材料为氨基分子化合物中的至少一种，或者这些化合物按照在总质量中的比例(0％-100％)进行混合溶解后制备的薄膜。

25、步骤七，在电子传输界面钝化层表面制备电子传输层，所用材料为c60、pcbm、氧化锡、二氧化钛中的至少一种，方法包括真空蒸镀、狭缝涂布、喷涂等，厚度1-100nm。

26、步骤八，在电子传输层表面上制备电极，所用材料包括金、银、铜、铜基合金、ito、fto等，方法包括真空蒸镀、磁控溅射，电极厚度为10-1000nm。

27、进一步的，在钙钛矿薄膜表面制备电子传输界面钝化层过程中，选用的溶剂为乙醇、异丙醇中的至少一种，通过狭缝涂布法、刮刀法、旋涂法、喷涂法、浸泡法进行制备，其厚度为0.1-10nm。

28、本发明的有益效果：

29、1.该空穴传输界面钝化的钙钛矿太阳能电池及其制备方法通过离子协同钝化钙钛矿-空穴传输层界面，有效减少界面电荷复合损失，提升电池的效率和稳定性，具有良好的应用前景，有利于加快钙钛矿太阳能电池的产业化。

30、2.该空穴传输界面钝化的钙钛矿太阳能电池及其制备方法在钙钛矿光吸收层和空穴传输层之间的界面上，采用苯甲酸基钾盐化合物作为空穴传输界面钝化层，能够以较低的成本起到提升效率和稳定性的作用。