[发明专利]含阴极缓冲层的反型钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

一种反型钙钛矿太阳能电池、其制备方法和应用以及阴极缓冲层的制备方法，该反型钙钛矿太阳能电池包括衬底；空穴传输层，设置在衬底上；钙钛矿光活性层，设置在空穴传输层上；电子传输层，设置在钙钛矿光活性层上；阴极缓冲层，设置在电子传输层上，所述阴极缓冲层采用的材料为咪唑功能化的富勒烯衍生物；以及阴极，设置在阴极缓冲层上。本发明以咪唑功能化的富勒烯衍生物为阴极缓冲层，由于咪唑功能化的富勒烯衍生物可以降低银电极的功函，降低了界面电荷传输电阻，促进了电荷传输，从而提高了电池的光电转化效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种含阴极缓冲层的反型钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

人类社会的发展离不开能源的使用，目前传统化石能源，如石油，煤炭，天然气等仍占据主导地位。然而它们都属于不可再生能源，储量有限，同时在使用过程中会对环境造成污染和破坏，不利于可持续发展。因此，发展可再生清洁能源备受国际社会的关注。太阳能作为储量最为丰富的可再生能源，具有安全，清洁无污染等特点，受到广泛青睐。在诸多太阳能电池器件中，钙钛矿太阳能电池具有光电转换效率高，成本低，工艺简单以及可溶液加工等特点，在近年来备受关注。

钙钛矿太阳能电池器件具有典型的“三明治”结构，通过一层一层制备得到。界面修饰是提高钙钛矿太阳能电池光电转换效率简单而且高效的方法。在反型钙钛矿太阳能电池中，修饰6，6-苯基碳61丁酸甲酯(PC₆₁BM)和银(Ag)电极界面的被称为阴极缓冲层。主要有PEIE、PFN、BCP、富勒烯衍生物、LiF等。缓冲层的作用一般有：改善电荷传输层与电极的界面接触，降低电荷传输势垒，提高电荷收集效率；作为电子或空穴阻挡层，减少界面复合；具有一定的封装效果，阻隔电极与钙钛矿反应，提高器件稳定性。

在诸多阴极缓冲层材料中，富勒烯衍生物由于溶液加工性好，合成简单，种类多等特点，在钙钛矿太阳能电池中有广泛应用。它们可以作为阴极缓冲层，显著改善钙钛矿太阳能电池的器件性能。咪唑功能化的富勒烯衍生物合成简单，在甲醇中具有很好的溶解性，易于旋涂制备薄膜，可以引入到反型钙钛矿太阳能电池中来提高器件的光电转换效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种反型钙钛矿太阳能电池、其制备方法和应用以及阴极缓冲层的制备方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种反型钙钛矿太阳能电池，包括：

衬底；

空穴传输层，设置在衬底上；

钙钛矿光活性层，设置在空穴传输层上；

电子传输层，设置在钙钛矿光活性层上；

阴极缓冲层，设置在电子传输层上，所述阴极缓冲层采用的材料为咪唑功能化的富勒烯衍生物；以及

阴极，设置在阴极缓冲层上。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种阴极缓冲层的制备方法，包括在电子传输层上旋涂咪唑功能化的富勒烯衍生物溶液，即得到所述的阴极缓冲层。

作为本发明的又一个方面，还提供了一种反型钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：

在衬底上制备空穴传输层；

在空穴传输层上制备钙钛矿光活性层；

在钙钛矿光活性层上制备电子传输层；

在电子传输层制备如上所述的制备方法得到的阴极缓冲层；

在阴极缓冲层上形成金属阴极，得到所述反型钙钛矿太阳能电池。

作为本发明的再一个方面，还提供了如上所述的反型钙钛矿太阳能电池或如上所述制备方法得到的反型钙钛矿太阳能电池在太阳能电池领域的应用。