[发明专利]含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池，包括透明导电衬底、电子传导层、钙钛矿层、空穴传导层和金属电极，其特征在于：所述钙钛矿层包括含有聚乙二醇侧链的富勒烯衍生物，所述含有聚乙二醇侧链的富勒烯衍生物是由PCBM与聚乙二醇反应得到的PCBPEG。

2.根据权利要求1所述的含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述含有聚乙二醇侧链的富勒烯衍生物是由摩尔比为1:1的PCBM与聚乙二醇在异丙醇钛催化下反应得到。

3.根据权利要求2所述的含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述含有聚乙二醇侧链的富勒烯衍生物按如下步骤制备：将PCBM与聚乙二醇以相同的摩尔浓度溶解于氯苯中，再加入异丙醇钛作为催化剂，在140℃下反应12小时后，加入水萃取产物，离心，再将所得水相真空干燥，得到所述含有聚乙二醇侧链的富勒烯衍生物的粉末。

4.根据权利要求1-3任一项所述的含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量为4000~20000。

5.根据权利要求1-3任一项所述的含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述钙钛矿层为CH₃NH₃MI_3-xB_x基钙钛矿层，其中x=0~3，M选自Pb或Sn，B选自I、Cl、Br或SCN；所述钙钛矿层中，含有聚乙二醇侧链的富勒烯衍生物与CH₃NH₃MI_3-xB_x的质量比为3~9:4000。

6.权利要求1-5任一项所述的含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）电子传导层的制备：通过低温水解四氯化钛配置二氧化钛胶体，再将透明导电衬底放入二氧化钛胶体中，取出后进行冲洗和热处理，得到制备在透明导电衬底上的作为电子传导层的二氧化钛致密层；

（2）钙钛矿层的制备：将摩尔比为1:1的CH₃NH₃I和PbI₂溶解于溶剂中，得到钙钛矿前驱液，再加入含有聚乙二醇侧链的富勒烯衍生物，然后将所得溶液滴加在步骤（1）所得的二氧化钛致密层上后旋涂，得到制备在二氧化钛致密层上的钙钛矿层；

（3）钙钛矿层的形貌调控：在步骤（2）所得的钙钛矿层上滴加氯苯，然后进行旋涂和热处理，得到经修饰的钙钛矿层；

（4）空穴传导层的制备：在步骤（3）所得的钙钛矿层上旋涂含有Spiro-OMeTAD、LiTFSI和TBP的氯苯混合溶液，经氧化和干燥后得到制备在钙钛矿层上的作为空穴传导层的Spiro-OMeTAD层；

（5）金属电极的制备：采用热蒸发法在步骤（4）所得的Spiro-OMeTAD层上蒸镀一层金属电极，制得所述的含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池。

7.根据权利要求6所述的含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述溶剂是体积比为3:7的二甲基亚砜与γ-丁内酯的混合溶液；所述钙钛矿前驱液中，CH₃NH₃I和PbI₂的总质量百分比为40%；所加入的含有聚乙二醇侧链的富勒烯衍生物与钙钛矿前驱液的质量比为0.03%~0.09%。

8.根据权利要求6所述的含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，热处理的温度为100℃，热处理的时间为20分钟。

9.根据权利要求6所述的含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，将旋涂后的半成品在避光干燥的空气中放置6~8小时进行氧化和干燥。

10.根据权利要求6所述的含富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，蒸镀的金属电极为银电极，其厚度为80～150nm。