[发明专利]一种以P3HT/石墨烯为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开一种以P3HT/石墨烯为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述钙钛矿太阳能电池还包括导电基体、电子传输层、钙钛矿结构吸光层、空穴传输层和正电极；导电基体、电子传输层、钙钛矿结构吸光层、空穴传输层和正电极由下至上依次设置；所述空穴传输层为厚度10nm到300nm的P3HT/石墨烯复合材料。本发明采用P3HT/石墨烯作为空穴传输层，和单纯使用P3HT作为空穴传输层相比，石墨烯能够增强P3HT的空穴传输能力，同时，石墨烯片也能够阻挡钙钛矿离子的扩散，从而极大的提高了电池的光电性能和稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

如今，环境污染、能源枯竭成为困扰全世界的两大主要问题，极大地制约了社会的发展。因此，寻找可持续发展的清洁能源已成为迫在眉睫的问题，太阳能就是一个不错的选择——它绿色、安全，几乎可以说是取之不尽、用之不竭。太阳能光伏技术是一种有效的太阳能利用方式，是解决能源问题和环境污染，实现可持续发展的重要举措。太阳能电池经过多年的发展，已经取得了很大突破，传统的硅基太阳能电池已经实现了部分商业化，但其生产技术苛刻、成本较高，长期以来未能大规模应用。

钙钛矿太阳能电池自2009年诞生以来，经过短短几年的发展，效率已经突破20％以上，但稳定性是限制其长期发展和实际应用的一大重要原因，因此，对于如何提高钙钛矿太阳能电池光电转换效率以及电池稳定性成了能源领域的研究热点。

在钙钛矿太阳能电池中，空穴传输层材料对其性能和稳定性非常重要。聚3-己基噻吩(P3HT)是最常用的聚合物空穴传输材料之一，当用于钙钛矿太阳能电池时，经常需要添加Li盐和吡啶衍生物对其改性，但这极大影响了电池的稳定性。因此，如何进一步提高空穴传输材料性能及发展材料改性的新方法和技术，是非常有意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以P3HT/石墨烯为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中P3HT用于钙钛矿太阳能电池时，添加Li盐和吡啶衍生物对其改性，但极大影响了电池稳定性的技术问题。本发明通过采用石墨烯和P3HT复合，石墨烯极大地增强了P3HT的空穴传输能力，使空穴迁移能力提高为原来未加入石墨烯的100多倍，同时，大的石墨烯片可以阻挡钙钛矿吸光层中甲胺离子、碘离子以及金属金电极中金原子的扩散，从而形成高效、稳定的钙钛矿太阳能电池。

为了实现上述目的，本发明采用入下技术方案：

一种以P3HT/石墨烯为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池的空穴传输层为P3HT/石墨烯复合材料。

进一步的，所述钙钛矿太阳能电池还包括导电基体、电子传输层、钙钛矿结构吸光层和正电极；导电基体、电子传输层、钙钛矿结构吸光层、空穴传输层和正电极由下至上依次设置；所述空穴传输层的厚度为10nm到300nm。

进一步的，所述P3HT/石墨烯复合材料由P3HT和石墨烯制备而成；具体为：将P3HT和石墨烯按15：(1～30)的质量比例混合形成混合物，将混合物加入溶剂中；混合物与溶剂的比例为(0.016～0.09)：(1～5)；加热至40℃-100℃并搅拌0.5h-24h，离心0.1-1h，收集上清液作为P3HT/石墨烯空穴传输层前驱液，然后旋涂P3HT/石墨烯空穴传输层前驱液，干燥获得P3HT/石墨烯空穴传输层。

进一步的，石墨烯厚度为1-10nm，片径为50nm-2μm。

进一步的，P3HT分子量为10k-100k。

进一步的，采用TiO₂、ZnO、SnO₂、PCBM或C₆₀作为电子传输层材料。

进一步的，采用碳电极、金电极或铂电极作为电池的正电极。