[发明专利]一种自密性钙钛矿太阳能电池及制备方法

说明书

一种自密性钙钛矿太阳能电池及制备方法，包括透明衬底、电极、电荷传输层、钙钛矿活性层、自密层、电荷传输层、电极，所述自密层所采用的材料为具有热熔性、阻隔性及自黏结性的高分子材料，如乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物、乙烯‑丙烯酸甲酯共聚物、乙烯‑丙烯酸乙酯共聚物、乙烯‑丙烯酸共聚物、乙烯‑乙酸乙烯酯‑乙烯醇三元共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺等，以及含有这些类似结构和特性的高分子材料。该自密层可通过反溶剂或旋涂的方法制备在钙钛矿表面，加热退火后制得。本发明制备的钙钛矿太阳能电池在未封装的条件下也能够存放在水中，同时由于自密层很好的黏结作用使其拥有出色的耐弯折性能，大大提高了器件在实际操作中的稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及钙钛矿太阳能电池及制备方法。

背景技术

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池因其具有高效、低成本的特性，成为当今最具有商业化应用前景的光伏技术。在保证电池性能的同时如何保证电池能够长期稳定使用是当前面临的主要技术难点。

目前已报道的技术中，界面工程是提高钙钛矿太阳能电池器件性能及稳定性的关键技术。在界面工程中，利用诸如富勒烯、非富勒烯、给受体材料等功能材料作为界面层，能够钝化钙钛矿表面以提高钙钛矿太阳能电池的光电性能；利用包含疏水基团的有机聚合物，如聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸酯（PMMA）、聚四氟乙烯（PTFE）等，能够有效提高钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性。除此之外，使用氮掺杂石墨烯与碳量子点修饰的富勒烯衍生物，能够显著地提高电池的光稳定性。最近，有研究报道采用PS掺杂的聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）作为力学支架界面层，提高了钙钛矿太阳能电池的耐弯折性能。然而，为了在实际应用中最大化利用钙钛矿太阳能电池优异的光伏特性，需要一种界面多功能化的整合工程。目的是在提高电池性能的同时，能够使其具有出色的整体稳定性，来同时抑制水分、光照与弯曲等外界因素的影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题和不足，提供一种自密性钙钛矿太阳能电池及制备方法，能够有效提高太阳能电池的光电转换效率，并实现长期稳定使用且耐弯折的自密性钙钛矿太阳能电池。本发明工艺简单、低温、低成本、可工业化大规模生产高性能柔性太阳能电池器件。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种自密性钙钛矿太阳能电池，包括正式结构或反式结构。

所述的正式结构依次为含透明衬底的电极、电子传输层、钙钛矿活性层、自密层、空穴传输层、正极；所述的反式结构依次为含透明衬底的电极、空穴传输层、钙钛矿活性层、自密层、电子传输层、负极。

所述的钙钛矿材料为CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbI_3-xCl_x、(FAPbI₃)_1-x(MAPbBr₃)_x或(CsFAMA)PbI_3-xBr_x；钙钛矿层厚度为300 ~ 500 nm。

所述的自密性材料为具有热熔性、阻隔性及自黏结性的高分子材料，包含乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（EMA）、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）、乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）、乙烯-乙酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物（EVAL）、聚酰胺（PA）、聚酰亚胺（PI）、聚丙烯酸酯（PEA）等，以及含有这些类似结构和特性的高分子材料。

本发明所述的一种自密性钙钛矿太阳能电池（正式）的制备方法，包括如下步骤。

（1）将含有ITO的玻璃或ITO/PET基底清洗干净，在基底上制备得到钙钛矿太阳能电池的电子传输层。

（2）将钙钛矿活性层材料溶解后旋涂制备在界面层上，后对其进行干燥退火，即得到钙钛矿层。