[发明专利]一种界面接触的反式钙钛矿太阳电池组件及制备方法与应用

说明书

本发明属于钙钛矿太阳电池技术领域，具体公开了一种界面接触的反式钙钛矿太阳电池组件及制备方法与应用。所述高效界面接触的反式钙钛矿太阳电池组件及制备方法，从底层到顶层分别为FTO透明电极基底、铜掺杂氧化镍、双修饰层、A位掺杂的混合阳离子K_δ‑CsFAMA基钙钛矿活性层、钝化层(二维钙钛矿)、PCBM、双修饰层和顶部电极银。此方法有效解决了反式结构钙钛矿太阳电池中存在的严重非辐射和界面接触差等问题，已开发的反式钙钛矿太阳电池组件效率接近17％，为高效稳定的钙钛矿光伏组件的商业化提供技术储备。可以应用于大面积太阳发电板，太空卫星系统，智能路灯，弱光室内采集系统和太阳智能汽车等领域。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳电池技术领域，特别涉及一种界面接触的反式钙钛矿太阳电池组件及制备方法与应用。

背景技术

当前，世界经济的发展面临着资源短缺、环境污染和气候恶劣等问题，清洁能源的开发和利用是至关重要的一项措施。开拓新能源材料与器件符合当前国家发展的需要，能有效解决使用化石燃料带来的环境问题。

光伏器件因其可直接将太阳转换为电能并不会引起环境污染等特点得到了广泛的关注，并可运用到各种各样的领域，包括大面积太阳发电板，太空卫星系统，智能路灯，高速公路太阳采集系统，弱光室内采集系统，太阳智能汽车等。

反式钙钛矿太阳电池较高的稳定性、无迟滞效应、制备工艺更简单等优点被认为很有可能提前走向产业化。但反式钙钛矿太阳电池效率有待进一步提高，而且从小面积电池到模块规模的升级及其长期操作稳定性也是最重要的挑战。

在反式结构钙钛矿太阳电池中，非辐射复合能量的损失严重影响光生载流子的浓度，以及界面缺陷极大地降低了电荷的传输，最终造成反式结构钙钛矿太阳电池较大的开路电压和填充因子损失。

除钙钛矿本身的缺陷外，器件界面缺陷也会导致界面处带来的非辐射复合，严重影响钙钛矿太阳电池的光电转换效率和稳定性。

高等人在专利(CN106531888B)中提出了卟啉衍生物用于倒置钙钛矿太阳能电池中空穴传输层/钙钛矿层的界面修饰，虽调节了钙钛矿层形貌并减少缺陷密度，但是稳定性的问题仍然没有得到解决，制约钙钛矿太阳电池组件的产业化。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种界面接触的反式钙钛矿太阳电池组件的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的界面接触的反式钙钛矿太阳电池组件。

本发明再一目的在于提供界面接触的反式钙钛矿太阳电池组件在制备太阳能电池中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种界面接触的反式钙钛矿太阳电池组件的制备方法，包括以下步骤：

制备界面接触层：依次在FTO/Cu:NiO_x薄膜上旋涂PTAA和Al₂O₃溶液，每一层进行热处理，得到FTO/Cu:NiO_x/PTAA/mp-Al₂O₃薄膜；

制备三维钙钛矿复合层：将钙钛矿前驱体溶液旋涂在FTO/Cu:NiO_x/PTAA/mp-Al₂O₃薄膜上，并在旋涂过程中利用乙酸乙酯进行反溶剂处理，最后加热进行钙钛矿薄膜结晶，得到FTO/Cu:NiO_x/PTAA/mp-Al₂O₃/K_0.01-Cs_0.04FA_0.83MA_0.12Pb(I_0.88Br_0.12)₃薄膜；