[发明专利]一种以双（甲酸）二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明一种以双（甲酸）二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池材料及器件技术领域，包括以下步骤：（1）将异辛酸亚锡溶解到一种或者多种共混的弱极性有机溶剂中，通过搅拌方式将其完全溶解，得到无色透明溶液；将溶液滴到洁净的透明导电衬底上，进行旋涂，然后在紫外臭氧机中进行紫外臭氧处理，得到薄膜；记为：衬底负电极/CSCO。（2）在步骤（1）所得样品上沉积具有光电转换性能的材料，得到活性层，然后制备空穴传输层，最后蒸镀顶层正电级，得到太阳能电池，记为：衬底负电极/CSCO/活性层/空穴传输层/顶层正电级。

技术领域

本发明属于新型太阳能电池材料及器件领域，具体涉及一种以双（甲酸）二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法。

背景技术

在不可再生能源大量消耗的背景下，利用作为绿色能源代表的太阳能成为未来获取能源的首选途径。太阳能电池是直接将太阳能转为电能的一种重要装置，是利用太阳能的最佳方式之一。作为太阳能能电池中重要的组成部分，电子传输层用于提取光生电子并转移负电极，其成本和性能直接决定电池的商业制作成本。为了提高电池性能和降低制备成本，科研工作者在传统高温制备二氧化钛电子传输层的基础上，研发了非常多改性和替代的半导体材料。比如改性二氧化钛（Zhou et al., Science, 2014, 345, 542. DIO:10.1126/science.1254050）、二氧化锡（Jiang et al., Nat. Photonics, 2019, 13,460. DIO: 10.1038/s41566-019-0398-2）、氧化锌（Ding et al., Adv. Funct. Mater.,2019, 29, 1900265. DIO: 10.1002/adfm.201900265）和有机PCBM材料（Tao et al.,Energy Environ. Sci., 2015, 8, 2365. DIO:10.1039/C5EE01720C）等。然而在材料的多项物理性能方面仍有必要进一步提升，比如导电性、光吸收性和与活性层能级匹配等。

本发明提供一种双（甲酸）二甲基锡（(CH3)2Sn(COOH)2；缩写：CSCO）N型半导体的制备方法，其具有高的导电性，在可见光范围内几乎无吸收，同时具备非常宽的带隙，以及合适的导带及价带位置。非常适合作为电子传输层运用于新型的太阳能电池中，比如钙钛矿太阳能能电池、量子点太阳能电池、聚合物太阳能电池和小分子太阳能电池等。更为重要的是，该材料的制备工艺非常简单，制作成本非常低，有助于促进新型太阳能电池的商业化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以双（甲酸）二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池及其制备方法。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种以双（甲酸）二甲基锡N型半导体薄膜作为电子传输层的太阳能电池的制备方法，步骤如下：

（1）将异辛酸亚锡溶解到有机溶剂中，搅拌至完全溶解，得到无色透明溶液；将溶液滴到洁净的透明导电衬底上，进行旋涂，然后进行紫外臭氧处理，即得双（甲酸）二甲基锡N型半导体薄膜；所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、异丙醚、二氯甲烷、氯仿、溴乙烷、苯、氯苯、二氯苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、正己烷、煤油中的任一中或两种以上任意比例的环合物；

（2）以双（甲酸）二甲基锡N型半导体薄膜作为样品或将双（甲酸）二甲基锡N型半导体薄膜经KCl修饰后作为样品，在样品上沉积活性层，然后制备Spiro-OMeTAD空穴传输层，最后蒸镀顶层正电级，得到太阳能电池，所述活性层为钙钛矿层或P3HT:PCBM活性层，所述顶层正电级为金、银或三氧化钼中的至少一种。

进一步地，所述有机溶剂为下述中的一种：（1）乙醇，（2）正己烷，（3）异丙醇、环己烷按照质量比1:4的混合溶剂。