[发明专利]一种碘化银量子点：钙钛矿共混层、原位制备方法及无空穴传输层太阳能电池器件

说明书

本发明涉及一种碘化银量子点：钙钛矿共混层、原位制备方法及无空穴传输层太阳能电池器件。碘化银量子点：钙钛矿共混层，其特征在于：AgI以量子点形式分布在碘化银量子点：钙钛矿共混层中。其原位制备方法包括以下步骤：沉积银薄膜；制备碘化银：将碘与沉积好的银薄膜反应，原位制备碘化银薄膜；制备钙钛矿：在得到的碘化银薄膜上原位旋涂制备钙钛矿薄膜并通过退火处理得到碘化银量子点：钙钛矿共混层。本发明提供的钙钛矿材料即碘化银量子点：钙钛矿共混层中AgI起到了空穴传输和电子阻挡的作用，由此组装的太阳能电池器件不用单独设置空穴传输层，能有效降低成本和能耗，由其组装的太阳能电池器件的光电转换效率最高可达11.37％。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，尤其涉及碘化银量子点：钙钛矿共混层、原位制备方法及无空穴传输层太阳能电池器件。

背景技术

以卤化铅钙钛矿材料为基础的太阳能电池自2009年首次报道以来，因其优异的光电性能及相对简单的器件制备工艺引起了世界范围内众多研究人员的广泛关注。经过短短7年时间其光电转换效率就突破了22％。

目前已见报道的钙钛矿型太阳能电池的主要结构有：基底材料/电子传输层/钙钛矿/空穴传输层/金属电极以及基底材料/空穴传输层/钙钛矿/电子传输层/金属电极。但为了尽可能的提高电池效率，其中的空穴传输层多采用价格昂贵且合成工艺复杂的有机空穴传输层，如Sprio-OMeTAD，P₃HT和PEDOT：PSS。

为了在保持电池高效率的同时又能降低制造成本，已经有课题组采用了廉价的无机金属化合物来作为空穴传输层。S.Dai课题组于2015年在Nanoscale上报道了电池结构为FTO/TiO₂/perovskite/PbS/Au的电池，其中，以PbS量子点作为空穴传输层，其中PbS量子点的制备工艺如下：将PbO溶解在1-十八烯和油酸的混合溶液中100℃下加热5h，冷却到80℃后迅速加入1-十八烯和TMS2-S制备的硫化物前驱体，搅拌冷却后提纯即可得到PbS量子点的粉末。该课题组分别采用一步法和两步法制备钙钛矿层，之后旋涂一层PbS量子点的辛烷溶液，其中一步法的最高效率为4.73％，两步法的最高效率为7.88％。此外，S.Dai课题组还于2015年在Applied MaterialsInterfaces上报道了电池结构为FTO/TiO₂/perovskite/HTM/Au的电池，其中的空穴传输层采用CuInS₂量子点，其中单独以CuInS₂量子点为空穴传输层的电池最高效率为6.57％；以CuInS₂/ZnS为空穴传输层的电池最高转换效率为8.38％，其中CuInS₂量子点覆盖在ZnS的壳层上。这些空穴传输层存在的问题是量子点制备工艺复杂，制备过程时间长，且需要较高温度，最终的效率也并不高。

如果能够不使用空穴传输层就具有较高的器件效率，将更加有利于钙钛矿薄膜太阳能电池的发展。L.Etgar等人于2012年在Journal of the American Chemical Society上报道了电池结构为FTO/TiO₂/perovskite/Au的电池，其钙钛矿层采用CH₃NH₃I和PbI₂的混合液前驱体一步法反应制得的，最终电池效率7.3％。Q.Meng等人于2014年在AppliedPhysics Letters上报道了结构为TiO₂/CH₃NH₃PbI₃/Au的电池，其钙钛矿层采用两步法制备，最终获得了10.49％的效率。

发明内容

针对现有技术的不足：钙钛矿型太阳能电池的成本高尤其是空穴传输层成本高及光电转换效率不高的问题，本发明提供了一种钙钛矿材料即碘化银量子点：钙钛矿共混层、原位制备方法和其在太阳能电池中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：