[发明专利]一种具有蛾眼结构空穴传输层的太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种具有蛾眼结构空穴传输层的太阳能电池，包括自下而上依次设置的透明导电层(1)、空穴传输层(2)、钙钛矿光吸收层(3)、电子传输层(4)、空穴阻挡层(5)和金属电极(6)，其特征在于，所述空穴传输层(2)上设有蛾眼结构，所述蛾眼结构位于空穴传输层(2)与钙钛矿光吸收层(3)之间，所述蛾眼结构的两顶点平均间距与蛾眼结构的平均高度比值为8～15，所述蛾眼结构的平均高度占空穴传输层(2)总厚度的比值为0.1～0.5，所述空穴传输层(2)的电阻率小于5000Ωcm。

2.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼结构空穴传输层的太阳能电池，其特征在于，所述蛾眼结构的两顶点平均间距为200～460nm，所述蛾眼结构的平均高度为10～50nm。

3.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼结构空穴传输层的太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层(2)的厚度为50～200nm。

4.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼结构空穴传输层的太阳能电池，其特征在于，所述透明导电层(1)采用叠层结构，所述空穴传输层(2)与透明导电层(1)在500nm波长处的透光率为20％～85％、在700nm波长处的透光率为35％～85％。

5.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼结构空穴传输层的太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层(4)的厚度为5～50nm。

6.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼结构空穴传输层的太阳能电池，其特征在于，所述空穴阻挡层(5)的厚度为1～20nm。

7.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼结构空穴传输层的太阳能电池，其特征在于，所述金属电极(6)的厚度为50～1000nm。

8.一种用于制备权利要求1所述太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备蛾眼结构软模板：

选用Si、SiO₂、石英、SiC、铜、金或铂材料加工制作母版；

将PFPE与3wt％的光引发剂混合后滴到母版上，用紫外灯进行固化，然后从母版移出具有凹凸结构的PFPE软模板，即得到蛾眼结构软模板；

S2、制备蛾眼结构空穴传输层：

清洗ITO玻璃基板后，并用等离子体处理15min；

将PEDOT、PSS和Nafion按照预设质量百分比混合，得到混合溶液，将该混合溶液旋涂在ITO玻璃基板上，然后在50℃的热板上烘烤3分钟，得到PEDOT：PSS层；

将PFPE软模板放在PEDOT：PSS层的表面上，并在120℃、0.1MPa恒定压力下压制3分钟；

剥离PFPE模具，在120℃温度下进一步退火25分钟，即得到蛾眼结构空穴传输层；

S3、制备太阳能电池：

制备钙钛矿光吸收层(3)：将PbI₂，CH₃NH₃I和DMSO按摩尔比1：1：1溶解在600mg DMF溶剂中，并在使用前搅拌1h，将该溶液以4000rpm的速度在蛾眼结构空穴传输层上旋涂30s，并将0.3mL氯苯滴到旋转的基材上，以去除DMF溶剂；

随后加热10分钟，以获得深色和有光泽的CH₃NH₃PbI₃膜；

制备电子传输层(4)：将150μL的PCBM溶液以4000rpm的速度在钙钛矿光吸收层(3)上旋涂30s，即得到电子传输层(4)；

制备空穴阻挡层(5)：将溶解在IPA中的BCP溶液以5000rpm的速度旋涂在电子传输层(4)上，即得到空穴阻挡层(5)；

制备金属电极(6)：在空穴阻挡层(5)上热蒸发金属电极，以此完成太阳能电池的制备。