[发明专利]一种钙钛矿光活性材料及其制备方法和太阳能电池器件

说明书

本发明提供了一种钙钛矿光活性材料及其制备方法和太阳能电池器件，以重量份计，钙钛矿光活性材料的前驱体包括5～20份的戊胺碘、40～90份的碘化铅和10～25份的碘甲胺。本发明提供的钙钛矿光活性材料的制备方法包括：将前驱体溶液涂覆于基底表面，退火，得到钙钛矿光活性材料。本发明提供的钙钛矿光活性材料通过戊胺碘、碘化铅和碘甲胺复配，能够提高器件的载流子迁移率和填充因子，进一步提高电池的光电转换效率和重复性。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿光活性材料及其制备方法和太阳能电池器件。

背景技术

随着时代的发展，科技的进步，当今社会人类对能源的需要急剧上升。不可再生能源的产量有限性及破坏环境的有毒性都迫使人们寻求清洁的可再生能源，光伏产业便是可再生能源的重要选择。二十一世纪以来，越来越多的研究者开始关注有机-无机杂化钙钛矿材料并且将其应用在太阳能电池中，作为一种新型的太阳能电池材料，诸多优异性使其迅速成为新能源领域“新星”。

钙钛矿太阳能电池晶体为ABX₃结构，一般为立方体或八面体结构。在钙钛矿晶体中，B离子位于立方晶胞的中心，被6个X离子包围成配位立方八面体，配位数为6；A离子位于立方晶胞的角顶，被12个X离子包围成配位八面体，配位数为12，其中，A离子和X离子半径相近，共同构成立方密堆积，不同种类的A离子种类不同，在稳定性、光学性能等方面有很大差异。

例如CN105428539A公开了一种钙钛矿太阳能电池吸收层，所述吸收层的材料包括碘甲胺和碘化铅，通过控制退火时压强气氛，使得包括所述吸收层的太阳能电池的光电性能得以提高。但是，所述吸收层载流子迁移率低，太阳能电池性能效果改善不明显。

CN109065725A公开了一种在钙钛矿层加入表面活性剂制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池的方法，所述钙钛矿太阳能电池由导电玻璃衬底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极依次堆叠组成，通过在钙钛矿前驱体溶液中加入阳离子表面活性剂并调控阳离子表面活性剂的含量，制备成钙钛矿层，降低了薄膜的表面缺陷，有助于提高钙钛矿太阳能电池的光电性能及其稳定性。但是，所述钙钛矿太阳能电池重复性差。

现有技术中，钙钛矿太阳电池的普遍缺陷是钙钛矿光吸收活性层成核慢，结晶差，填充因子低，载流子迁移率低，导致电池重复性能差，光电转换效率低，效果不佳。

因此，开发一种光电转换效率高、重复性好的钙钛矿太阳能电池，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种钙钛矿光活性材料及其制备方法和太阳能电池器件，所述钙钛矿光活性材料的前驱体中引入戊胺碘，通过戊胺碘、碘化铅和碘甲胺复配，能够使得太阳能电池光电转换效率高且重复性好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种钙钛矿光活性材料，以重量份计所述钙钛矿光活性材料的前驱体包括5～20份的戊胺碘、40～90份的碘化铅和10～25份的碘甲胺。

本发明中，通过戊胺碘、碘化铅和碘甲胺配位形成钙钛矿光活性材料，引入分子间范德华力较强的戊胺碘间隔物促进了钙钛矿前驱体溶液中的聚集，从而促进了相成分分别向钙钛矿薄膜的底部和顶部生长，从而改变了垂直相分布。采用戊胺碘间隔物可以得到有利的垂直相位排列，能够实现电荷快速转移和抑制陷阱辅助，从而提高了载流子迁移率，进一步提高了太阳能电池的光电转换效率和重复性。

优选地，以重量份计所述钙钛矿光活性材料的前驱体包括5～20份的戊胺碘，例如可以为8份、10份、12份、14份、16份、18份等。

本发明中，所述戊胺碘的份数小于5份，会导致电子传输障碍并导致器件效率降低，大于20份，会导致提高电池的迟滞效应，降低电池整体的稳定性。