[发明专利]一种界面修饰的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明公开了一种界面修饰的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池，包括依次层状分布的导电玻璃层、氧化镍层、修饰层、MAPbIsubgt;3/subgt;多晶膜、电子传输层和金属电极层，修饰层的材质为3‑氨基丙基三乙氧基硅烷。3‑氨基丙基三乙氧基硅烷在倒置结构钙钛矿太阳能电池中，作为氧化镍层的修饰层，对氧化镍层和MAPbIsubgt;3/subgt;多晶膜之间进行阻隔，抑制了氧化镍层对MAPbIsubgt;3/subgt;的分解作用，在不同极端条件下都能提升MAPbIsubgt;3/subgt;多晶膜的稳定性。此外3‑氨基丙基三乙氧基硅烷作为修饰层，还能提升电荷传输速度，抑制载流子复合，对电池的短路电流和开路电压均具有较为明显的提升。

【技术领域】

本发明涉及一种界面修饰的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池，属于钙钛矿制备领域。

【背景技术】

相比于传统单晶硅太阳能电池，以及染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池等新型薄膜太阳电池，钙钛矿太阳能电池成本更加低廉，制备更加简单，工艺更加多样，可以满足更加丰富的市场需求，同时具有很高的光电转化效率，受到科研以及产业界的高度重视。钙钛矿材料从2009年开始用于太阳能电池，初始效率为3.8％，直到最近，光电效率已经达到25.2％，发展极其迅速，创造了光伏领域的历史。钙钛矿太阳能电池虽然是下一代光伏器件的理想选择，然而，其仍然面临稳定性较差的问题，这是其商业化需要克服的关键障碍。

例如，在倒置的钙钛矿电池中，无机空穴传输层NiO_x具有与钙钛矿光活性层良好匹配的能级和宽禁带，并且由于其低成本易于制备以及稳定性好的优点被广泛应用。但由于PVK溶液直接化学生长在空穴传输层上，其界面效应导致钙钛矿十分不稳定，致使钙钛矿电池的使用寿命受到严重制约。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种界面修饰的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种界面修饰的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池，包括依次层状分布的导电玻璃层、氧化镍层、修饰层、MAPbI₃多晶膜、电子传输层和金属电极层，修饰层的材质为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。

本发明的有益效果为：

3-氨基丙基三乙氧基硅烷在倒置结构钙钛矿太阳能电池中，作为氧化镍层的修饰层，对氧化镍层和MAPbI₃多晶膜之间进行阻隔，抑制了氧化镍层对MAPbI₃的分解作用，在不同极端条件下都能提升MAPbI₃多晶膜的稳定性。此外3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为修饰层，还能提升电荷传输速度，抑制载流子复合，对电池的短路电流和开路电压均具有较为明显的提升。

本发明氧化镍层的制备方法如下：将Ni(NO₃)₂·6H₂O溶解在去离子水中搅拌，然后调节ph到10，形成氢氧化镍的胶体颗粒，然后依次进行过滤、冲洗、干燥和退火，得到氧化镍纳米颗粒，将氧化镍纳米颗粒加入到去离子水中，形成氧化镍旋涂液，然后将氧化镍旋涂液旋涂至导电玻璃层上，进行退火，以形成氧化镍层；

修饰层的制备方法如下：将3-氨基丙基三乙氧基硅烷溶解于异丙醇中，形成修饰层原液，然后将修饰层原液与DMF混合，形成修饰层旋涂液，将修饰层旋涂液旋涂至氧化镍层上，然后干燥，形成修饰层。

本发明氧化镍层制备过程中，氢氧化镍的胶体颗粒的干燥温度为80℃，退火温度为270℃。

本发明修饰层的制备过程中，修饰层旋涂液的干燥温度为100℃。

本发明MAPbI₃多晶膜的制备方法如下：将MAI和PbI₂溶解于DMF和DMSO中，形成钙钛矿溶液，然后将钙钛矿溶液旋涂至修饰层上，形成MAPbI₃多晶膜。