[实用新型]一种平面异质结钙钛矿太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池技术领域，特别是一种具有平面异质结结构的钙钛矿太阳能电池。

背景技术

目前，钙钛矿太阳电池的构造通常采用体相异质结结构、平面异质结结构和无空穴输运材料异质结结构等。传统的体相异质结结构为具有支架层的介观电池：包括致密层、支架层、吸光层、空穴传输层、对电极。由于金属卤化物钙钛矿材料具有很高的电子迁移率，钙钛矿太阳电池结构也逐渐由最初的钙钛矿敏化、金属氧化物支架层逐渐发展到简单、高效的平面异质结结构。平面异质结典型结构为FTO/致密层/钙钛矿吸光层/空穴传输层/金属电极。

但是，对于平面异质结钙钛矿基太阳能电池，还存在以下几个方面的问题：

（1）致密层采用光活性很强的半导体材料，在紫外光照下，具有光催化效应，产生的电子-空穴对与钙钛矿吸光层直接接触，诱导钙钛矿吸光层发生分解，显著降低电池稳定性。

（2）在致密层表面直接生长钙钛矿层，致密层表面缺陷会导致其与钙钛矿层的界面形成复合中心，增加界面接触电阻，阻碍电子有效传输。

（3）界面效应及钙钛矿结晶时巨大的表面张力使钙钛矿层成膜性差，容易形成孤岛现象，使钙钛矿层的孔洞变多。空穴传输层有可能通过孔洞与致密层直接接触，使漏电流增大。 

以上因素，极大地限制了钙钛矿基薄膜太阳电池技术的发展。在该技术领域，目前的关键问题是能够通过采用简单的技术手段，优化器件结构，提高电池的光电转换效率和稳定性。

实用新型内容

本实用新型要求解决的技术问题是针对上述存在的问题和不足，提供一种平面异质结钙钛矿太阳能电池，它能有效防止致密层与钙钛矿吸光层及空穴传输层直接接触，避免钙钛矿吸光层发生分解，降低电子逆向复合及漏电流的产生，进而显著提高电池的光电转换效率和稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种平面异质结钙钛矿太阳能电池，其包括衬底和依次层叠于该衬底上的透明电极、致密层、界面修饰层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极。

上述平面异质结钙钛矿太阳能电池，所述界面修饰层厚度为0.5-10nm，优选0.6-5nm。

上述平面异质结钙钛矿太阳能电池，所述致密层的厚度为20-150nm，优选35-50nm。

上述平面异质结钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿吸光层的厚度为100-800nm，优选150-350nm。

上述平面异质结钙钛矿太阳能电池，所述空穴传输层的厚度为5-500nm，优选10-150nm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在：

（1）本实用新型通过在致密层和钙钛矿吸光层之间增加界面修饰层，避免了致密层与钙钛矿层直接接触，抑制了致密层在紫外光照下产生光催化诱导作用引起的钙钛矿吸光层的分解，显著提高了电池的稳定性。

（2）本实用新型通过在钙钛矿吸光层成膜前，对致密层表面进行界面修饰，致密层表面被钝化，其表面态密度及光催化活性均降低。使钙钛矿吸光层结形成更为平滑、致密的结晶层，减少界面复合中心，降低接触电阻，提高了电池的电流密度和开路电压。

（3）本实用新型增加界面修饰层后，也可以避免致密层与空穴传输层直接接触而产生漏电流，防止光电子逆向复合，有效的提高电池的填充因子。

附图说明

图1为本实用新型提供的太阳能电池结构示意图。

图中各标号表示为：1-衬底、2-透明电极、3-致密层、4-界面修饰层、5-钙钛矿吸光层；6-空穴传输层；7-对电极。

具体实施方式

图1 是本实用新型的太阳能电池结构示意图，它包括衬底1，设置在衬底1 上的透明电极2，在透明电极2上形成半导体材料的致密层3，在致密层3上形成界面修饰层4，在界面修饰层4上形成的钙钛矿吸光层5，在钙钛矿吸光层5上形成的空穴传输层6，在空穴传输层6上形成的对电极7。

本实用新型的衬底1可以为透明玻璃或透明塑料薄膜，透明电极2可以为铟锡氧化物（ITO）、氟锡氧化物（FTO）或铝锌氧化物（AZO），优选ITO导电玻璃或FTO导电玻璃，方块电阻为5~120Ω/□，优选8~30Ω/□。