[发明专利]一种反式平面结构钙钛矿太阳能电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种反式平面结构钙钛矿太阳能电池及制备方法，包括从下到上依次层叠设置的导电基底、空穴传输层、超薄修饰层、钙钛矿吸光层、电子传输层、界面修饰层和金属阴极；空穴传输层为磷酸三丁酯掺杂氧化镍制备，超薄修饰层为厚度为1～5nm的LiF；本发明改善氧化镍的透过率，提高导电性，抑制了空穴传输层与钙钛矿吸光层之间的界面复合，提高载流子在界面间的传输效率，改善钙钛矿薄膜的结晶质量，减少钙钛矿光活性层缺陷，提高钙钛矿太阳能电池器件性能。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种反式平面结构钙钛矿太阳能电池及制备方法。

背景技术

进入21世纪，经济社会对能源的需求不断增加，传统能源因其自身的限制越来越不能适应社会发展的需求。太阳能作为一种可再生能源，具有取之不尽、经济环保等优点，研制太阳能尤其是廉价的太阳电池技术，推动太阳电池平价发电，是新能源技术发展的重要趋势。

近几年，钙钛矿太阳能电池由于材料成本低廉、制备工艺简单、电池效率倍迅速推高到接近传统晶硅太阳能电池的水平，其作为一种可替代型新一代廉价太阳电池受到学术界和产业界的特别关注。金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)是基于p-i-n结的，钙钛矿吸收层夹在n型和p型半导体之间作为选择层。因具有可调节的光学带隙、高的吸光系数和长的光载流子寿命在功率转换效率(PCE)提高到25％以上。

由于NiOx基有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的转换效率(PCE)达到22.1％，并且具有优异的稳定性，所以NiOx被视为最有前途的无机p型空穴选择层。但目前NiOx基有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池存在两个主要问题，一、氧化镍表面缺陷的存在以及透过率差，使其导电性变差；二、NiOx基器件的开路电压(Voc)相对较低，这是由于氧化镍的表面粗糙度高，并且存在大量的针孔，使钙钛矿薄膜在其表面涂覆不满，使其与电子传输层的解除的导致界面复合所致。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题提供一种改善氧化镍的透过率，提高导电性，抑制了空穴传输层与钙钛矿吸光层之间的界面复合，提高载流子在界面间的传输效率，改善钙钛矿薄膜的结晶质量，减少钙钛矿光活性层缺陷，提高钙钛矿太阳能电池器件性能的反式平面结构钙钛矿太阳能电池及制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种反式平面结构钙钛矿太阳能电池，包括从下到上依次层叠设置的导电基底、空穴传输层、超薄修饰层、钙钛矿吸光层、电子传输层、界面修饰层和金属阴极；空穴传输层为磷酸三丁酯掺杂氧化镍制备，超薄修饰层为厚度为1～5nm的LiF。

进一步的，所述钙钛矿吸光层为APbI₃^-，A为CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺、Cs⁺以任意比例构成的混合物。

进一步的，所述导电基底为FTO玻璃、ITO玻璃、ICO玻璃、IWO玻璃、IZO玻璃、AZO玻璃中的一种；电子传输层为富勒烯衍生物薄膜；界面修饰层为浴铜灵、氟化锂和氧化钛中的一种；金属阴极为银、铜或金中的一种。

进一步的，所述导电基底厚度为500～600nm，空穴传输层厚度为20～50nm，钙钛矿吸光层厚度为400～500nm，电子传输层厚度为15～35nm，界面修饰层厚度为2～5nm，金属阴极厚度为70～120nm。

一种反式平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将掺杂有磷酸三丁酯的氧化镍前驱体溶液，通过旋涂的方法沉积在导电基底上，进行退火处理，得到空穴传输层；

步骤2：在空穴传输层上旋涂沉积LiF水溶液，进行退火处理，得到超薄修饰层；