[发明专利]一种锡铅混合钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域。一种锡铅混合钙钛矿太阳能电池，将一种新型的抗氧化剂乙酸亚锡添加到PbIsubgt;2/subgt;/SnIsubgt;2/subgt;混合前驱液中，以提高其抗氧化性能，延长其存放时间，有利于锡铅混合钙钛矿太阳能电池的规模化制作；而且乙酸亚锡添加剂的使用也诱导锡铅混合钙钛矿更好地结晶，以获得结晶质量更高的锡铅混合钙钛矿薄膜，从而使锡铅混合钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性得到同时提升。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域。

背景技术

太阳能电池作为太阳能利用最有效的方式之一具有广阔的应用有前景，硅基太阳能电池已实现产业化，并得到了广泛的应用，但其制作过程伴随着污染与高能耗，且制作成本昂贵，因此研发高效率、低成本的新型太阳能电池具有十分重要的现实意义。在各种新型太阳能电池中，钙钛矿太阳能电池因其效率高、结构简单、易加工、成本低廉、可大面积制备等优点脱颖而出，受到了人们广泛的关注。

钙钛矿太阳能电池的光敏层是一种有机-无机杂化的钙钛矿型材料，化学式为ABX₃（A：HC(NH₂)₂⁺（FA）、CH₃NH₃⁺（MA）等一价阳离子； B：Pb²⁺、Sn²⁺等二价阳离子；X：I^—、Br^—、Cl^—卤族元素离子），钙钛矿晶胞结构为立方体，NH₃CH₃⁺位于立方体顶点，Pb²⁺、Sn²⁺等位于立方体的体心，卤族元素离子位于立方体的面心。ABX₃钙钛矿属于直接带隙半导体，具有极强的吸光性和对缺陷的高耐受性。2009年，钙钛矿太阳能电池被首次研究【Chem. Soc. 2009,131】，其光电转换效率达到3.9%。目前其光电转换效率已达到了25.5%，但高效率钙钛矿太阳能电池大都采用铅基钙钛矿光敏材料。重金属铅的毒性制约了其商业化应用，因此研发高效稳定的无铅或少铅钙钛矿太阳能电池具有更重要的发展前景和应用价值。

锡和铅属于同族元素，具有相似的电子结构和离子半径，用锡部分取代铅制备锡铅混合钙钛矿太阳能电池是一个可行的解决方案。锡铅混合钙钛矿具有比纯锡钙钛矿更高的成膜质量和稳定性，而且与铅基钙钛矿材料相比，具有更高的载流子迁移率和更低的光学带隙。通过调控掺锡比例可以使钙钛矿的光学带隙接近Shockley- Queisser 理论计算的理想带隙，可更加有效地利用太阳光红外波段的能量，因而有望获得更高的光电转化效率。研究表明【Energy  Environmental Science. 2020, 6】，锡铅混合钙钛矿太阳能电池在锡含量为0.3~0.5时光电性质最佳。由于锡铅混合钙钛矿的低带隙特性，使其适合用于全钙钛矿叠层太阳能电池的底电池。