[发明专利]有机铵盐改性金属氧化物纳米颗粒在正置钙钛矿太阳能电池中的应用及器件的制备方法

说明书

本发明涉及有机铵盐改性金属氧化物纳米颗粒在正置钙钛矿太阳能电池中的应用及器件的制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明将有机铵盐改性金属氧化物纳米颗粒用于制备正置钙钛矿太阳能电池的电子传输层。首先，通过有机铵盐改性，能够抑制纳米颗粒团聚，改善电子传输层的电学性能。此外，有机铵盐改性能够降低电子传输层的粗糙度，改善其薄膜润湿性，有利于后期钙钛矿晶体的生长，增加钙钛矿薄膜的晶粒尺寸，取向更好，从而有利于载流子的传输。最后，有机铵盐能够钝化电子传输层/钙钛矿层界面的缺陷，改善界面电接触。总之，有机铵盐改性能够改善载流子输运和收集效率，从而抑制体相和界面载流子非辐射复合损失，最终同时提升器件的功率转换效率和稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及有机铵盐改性金属氧化物纳米颗粒在正置钙钛矿太阳能电池中的应用及器件的制备方法。

背景技术

近年来，有机-无机杂化钙钛矿材料因其具有摩尔消光系数高、带隙可调、激子结合能低、缺陷容忍度高、载流子扩散长度长、可溶液加工、成本低、可柔性制备等优点而被广泛应用于各种各样的光电器件，如太阳能电池、发光二极管、激光、光电探测器等。其中，在太阳能电池中的应用已经取得了巨大的研究进展。迄今为止，钙钛矿太阳能电池(PSC)已经取得了25.5％的记录认证功率转换效率(PCE)。然而，目前PSC差的运行稳定性严重阻碍了其大规模商业化应用。大量研究表明，体相和界面非辐射复合损失是PCE和稳定性损失的主要原因。因此，通过将体相和界面非辐射复合损失最小化来进一步提高PCE和稳定性迫在眉睫。

专利CN 112201756介绍了一种具有界面修饰层的钙钛矿太阳能电池。该方法只是能钝化钙钛矿薄膜的缺陷。然而，器件效率和稳定性的损失不仅仅来源于钙钛矿光吸收层，其他功能层的质量也会影响器件的性能。因此，该方法仍然具有较大的局限性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供有机铵盐改性金属氧化物纳米颗粒在正置钙钛矿太阳能电池中的应用；目的之二在于提供一种正置钙钛矿太阳能电池；目的之三在于提供正置钙钛矿太阳能电池的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、有机铵盐改性金属氧化物纳米颗粒在正置钙钛矿太阳能电池中的应用，所述应用具体为：有机铵盐改性金属氧化物纳米颗粒用于制备正置钙钛矿太阳能电池的电子传输层。

优选地，所述有机铵盐的结构式如下：

式中：

R₁为-NH-NH₂、-OH或-NH₂；

R₂为-CH₂-、-CH₂CH₂-或-CH₂CH₂CH₂-；

R₃为或-NH₃；

X为Cl、Br、I、BF₄、PF₆或CF₃SO₃。

优选地，所述金属氧化物纳米颗粒为ZnO、TiO₂、SnO₂或CeO₂中的至少一种。

优选地，有机铵盐改性金属氧化物纳米颗粒的方法如下：将有机铵盐水溶液加入金属氧化物纳米颗粒分散液中，震荡后即可。

优选地，所述有机铵盐与金属氧化物纳米颗粒的质量比为0.05-50:100，所述震荡的时间为5min-48h。