[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池吸光层添加剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于提高钙钛矿太阳能电池光电转化效率的光吸收层添加剂及其制备方法。涉及的添加剂化学式为C₆H₅NHNH₃I。涉及添加剂的制备步骤如下：在0℃下，将苯肼溶解于溶剂中；搅拌下，将氢碘酸加入到苯肼的溶液中；得到的混合溶液继续搅拌3‑5小时，然后在40‑90℃下蒸发掉溶剂得到粗制C₆H₅NHNH₃I；粗制C₆H₅NHNH₃I用无水乙醚洗涤，然后用甲醇和无水乙醚重结晶，在40‑80℃下真空干燥4‑24小时，制得精制C₆H₅NHNH₃I。在钙钛矿层添加少量的C₆H₅NHNH₃I，制备得到的太阳能电池器件和未添加C₆H₅NHNH₃I添加剂的太阳能电池器件相比，短路电流密度、开路电压和总的光电转换效率有明显的提高。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池吸光层添加剂及其制备方法。

背景技术

近年来，有机-无机杂化钙钛矿因其具有高吸光性、双极性电荷输运性、低光生载流子结合能、长光生载流子扩散长度等优良的光电特性而受到广泛关注。自钙钛矿被应用于平面太阳能电池的光吸收层以来，已经取得了惊人的进展，功率转换效率(PCE)达到了创纪录的24.2％。在平面太阳能电池结构中，处理过的钙钛矿薄膜溶液通常具有多晶化性质。晶体边界将限制光致光生载流子的扩散，表面缺陷将捕获并猝灭光生载流子。因此，钙钛矿层的形貌和结晶性对器件性能起着至关重要的作用。为了优化钙钛矿的结晶过程，人们采取了各种策略，如溶剂工程、合成工程、添加剂和制造技术。其中，添加剂被证实对优化太阳能电池的光电性能是一种有效的方式。目前，有机聚合物、富勒烯化合物、金属盐、无机酸、有机卤化物、纳米颗粒等已经被作为在制备钙钛矿层过程中的添加剂(Journal ofMaterials Chemistry A，2017，5(25)：12602)。在这些研究中，添加剂主要用来调控钙钛矿层的晶粒生长的过程，促进形成更大、更致密的晶粒，从而降低光生载流子在钙钛矿层传输中被猝灭的几率。虽然目前所用的添加剂以及在抑制缺陷、促进晶粒的增长、提高钙钛矿太阳能电池方面取得了一定的效果，但如何在抑制缺陷态的同时提高光生载流子在钙钛矿层的传输能力，进一步提高此类钙钛矿电池的光电转换效率是相关领域科研工作者亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池发光层添加剂，提高钙钛矿太阳能电池发光层的光生载流子传输能力，降低光生载流子的复合，从而提高太阳能电池的光电转换效率。

本发明钙钛矿太阳能电池发光层添加剂的化学式为：C₆H₅NHNH₃I。

本发明采用如下技术方案：

1)在0℃下，将苯肼溶解于溶剂中；

2)在0℃搅拌条件下，将氢碘酸加入到步骤1的溶液中；

3)步骤2得到的混合溶液继续搅拌3-5小时；

4)将步骤3得到的混合溶液在40-90℃下蒸发掉溶剂得到粗制C₆H₅NHNH₃I；

5)将步骤4中得到的粗制C₆H₅NHNH₃I用无水乙醚洗涤，然后用甲醇和无水乙醚重结晶，制得C₆H₅NHNH₃I精制湿粉；