[发明专利]环境友好型钙钛矿太阳电池空穴传输层及制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种钙钛矿太阳电池空穴传输层及其制备方法与应用，该空穴传输层包括CuSCN，可选的还包括PEDOT:PSS，其特征在于，所述空穴传输层由含CuSCN溶液退火制得，所述含CuSCN溶液的溶剂包括水、乙醇胺、乙二胺和二乙醇。本发明使用的混合溶液很好地溶解了CuSCN，这种CuSCN溶液具有很好的成膜性及浸润性，可以与多种水性空穴传输材料共混或掺杂，从而进一步提升钙钛矿层的成膜和总体太阳电池的性能。除此之外，该种溶剂溶解的CuSCN属于无毒无害环保产品。与传统的含PEDOT:PSS空穴传输层的电池相比，本发明的太阳电池填充因子大幅提升，从而实现了高性能低成本且环保的太阳电池制备。

技术领域

本发明涉及钙钛矿电池领域，具体涉及一种钙钛矿太阳电池空穴传输层及其制备方法与应用。

背景技术

随着人类科技文明的不断发展，能源问题逐渐成为人类发展的首要问题。太阳能作为一种近乎取之不尽用之不竭的清洁能源，十分符合人类发展的需求，光伏技术也因此随着时代的发展而不断进步。钙钛矿太阳电池近年来发展十分迅猛，其单节效率已经突破了25％并还在不断的发展。钙钛矿太阳电池的结构通常为三明治结构包括输运空穴的空穴传输层，产生光生载流子的活性层以及输运电子的电子传输层。传输层的性能对于太阳电池的整体效率起着决定性的作用，因此找到合适的空穴传输材料是提升太阳电池性能的一大关键。当前运用在钙钛矿太阳电池中的空穴传输材料主要分为有机系材料包括PTAA、Spiro-OMTED、TAPC、P3HT等等，无机系材料包括CuI、CuSCN、NiO_x等。在这些材料中CuSCN以其较高的载流子传输能力，低廉的价格以及较好的成膜质量和稳定性等优势而被研究人员广泛使用作为空穴传输材料。但是当前作为空穴传输材料的CuSCN都溶解于有机溶剂比如二乙硫醚和乙腈之中，这些有机溶剂都是有毒有害且具有环境污染性，很不利于进行大规模工业化制备。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳电池空穴传输层及其制备方法与应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种环境友好型空穴传输层，包括CuSCN，可选的还包括PEDOT:PSS，所述空穴传输层由含CuSCN溶液退火制得，所述含CuSCN溶液的溶剂包括水、乙醇胺、乙二胺和二乙醇。

优选的，所述水、乙醇胺、乙二胺和二乙醇胺的用量比例为20-30ul：60ul：10-20ul：10ul。

一种环境友好型空穴传输层的制备方法，包括：

将含CuSCN溶液旋涂于透明导电玻璃上；可选的所述含CuSCN溶液还包括PEDOT:PSS；

令所述含CuSCN溶液退火得到所述环境友好型空穴传输层；

其中，所述含CuSCN溶液的溶剂包括水、乙醇胺、乙二胺和二乙醇。

优选的，所述水、乙醇胺、乙二胺和二乙醇胺比例约为20-30ul：60ul：10-20ul：10ul。

优选的，所述含CuSCN溶液的制备方法包括：

将CuSCN，可选的PEDOT:PSS，以及所述溶剂混合，搅拌6-8小时，超声震荡20-30分钟后过滤。

优选的，所述退火温度为150-350℃，退火时间为30-100分钟。

一种环境友好型钙钛矿太阳电池，包括前述环境友好型空穴传输层。

其中，该环境友好型钙钛矿太阳电池还可以包括本领域常规的透明导电玻璃，如ITO透明导电玻璃；本领域常规的钙钛矿活性层，例如MAPbI₃，可采用本领域通常的一步法制得；本领域常规的电子传输层，例如PCBM；本领域常规的空穴阻挡层，例如BCP；以及本领域常规的金属电极，例如银电极，可通过诸如蒸镀的方式制得。