[发明专利]基于纤维素修饰空穴传输层的钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明是一种基于纤维素修饰空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，在下层透明电极与上层电极层之间夹有五层功能层，其特征在于：所述五层功能层由下到上依次为空穴传输层，纤维素界面修饰层、钙钛矿活性层及电子传输层、缓冲层，所述空穴传输层、纤维素界面修饰层、钙钛矿活性层及电子传输层全部通过低温溶液法制备成膜。本发明在钙钛矿太阳能电池的空血传输层与钙钛矿活性层之间加入一薄层纤维素薄膜，纤维素可改善氧化镍表面浸润性，易于形成连续均匀的钙钛矿薄膜，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从12.52提高到13.37，提高了6.8%，重复性好，成本低，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体的说是涉及一种基于纤维素修饰空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。

背景技术

随着重工业的日益发达，煤炭石油等不可再生资源频频告急，能源问题日益成为国际社会经济发展的瓶颈，加之对不可再生资源的不当使用，环境问题愈发严重，人类生存受到极大威胁。太阳能等环保可再生资源日益受到人类关注，太阳能电池是人类社会应对能源枯竭危机、解决环境污染问题的重要途径。

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流，但是钙钛矿薄膜太阳能电池由于其薄膜厚度、材料特征以及制备工艺的限制，其厚度通常在几百纳米左右，在一定程度上制约了其对可见光的吸收，制约了其电流密度的提高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于纤维素修饰空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，在传统的钙钛矿太阳能电池活性层与空穴传输层间引入了一层纤维素修饰层，目的是改善氧化镍表面浸润性，得到连续均匀的钙钛矿薄膜，提高钙钛矿活性层的吸光能力，提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种基于纤维素修饰空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，在下层透明电极与上层电极层之间夹有五层功能层，其特征在于：所述五层功能层由下到上依次为空穴传输层，纤维素界面修饰层、钙钛矿活性层及电子传输层、缓冲层，所述空穴传输层、纤维素界面修饰层、钙钛矿活性层及电子传输层全部通过低温溶液法制备成膜。

本发明的进一步改进在于：所述下层透明电极层包括氟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锡、银纳米线、碳纳米管或石墨烯。

本发明的进一步改进在于：所述空穴传输层为氧化镍，空穴传输层的厚度为5纳米到40纳米。

本发明的进一步改进在于：所述纤维素界面修饰层为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙二醇或聚环氧乙烷中的一种，所述纤维素界面修饰层的厚度为2-10纳米。

本发明的进一步改进在于：所述钙钛矿活性层为CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbBr₃、CH₃NH₃PbCl₃、CH₃NH₃PbI_x Br_3-x、CH₃NH₃PbI_xCl_3-x中的一种，根据溶液配置方式不同，x取值在1到3之间，钙钛矿活性层的厚度为300纳米到600纳米。

本发明的进一步改进在于：所述电子传输层包括PC₆₀BM，PC₇₀BM，ICBA以及富勒烯衍生物，所述电子传输层的厚度为30纳米到120纳米。

本发明的进一步改进在于：所述缓冲层为bcp，所述缓冲层的厚度为10纳米。