[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述制备方法包括步骤：提供导电基底；在所述导电基底上制备电子传输层；在所述电子传输层表面制备钙钛矿层，所述钙钛矿层包括钙钛矿本体和UIO‑66‑(SH)₂；在所述钙钛矿层表面制备空穴传输层；在所述空穴传输层表面制备电极。本发明在钙钛矿层中添加有机金属框架(MOF)材料UIO‑66‑(SH)₂，该UIO‑66‑(SH)₂可有效减少钙钛矿层的缺陷，从而促进钙钛矿层的载流子迁移率、结晶度，以及增强钙钛矿器件的稳定性、耐水性，进而提高器件的光电转化效率。另外，MOF可充当规则的支架，这种规则的支架在结晶的初始阶段提供了钙钛矿微晶的有序排列，使钙钛矿结晶在内部发生。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池的功率转换效率达到25.7％，由于相对简单和低成本的制备工艺，显示出在扩大规模和未来商业化方面的巨大前景。然而，长期稳定性是钙钛矿太阳能电池目前最需要解决的挑战。该领域的大量研究工作已经证明，多晶钙钛矿材料的稳定性差可能是由紫外线辐射、水分、氧气等造成的。目前，已经做出了巨大的努力来解决与不稳定有关的问题，包括混合维度架构、组合工程和封装技术，特别是有效地解决了氧和水等外部因素，而内在因素同样限制了器件的稳定性，钙钛矿具有不可避免的高缺陷态和晶界的离子多晶性质，这些缺陷会导致局部电荷积累、加速离子迁移以及水分或氧气的初始侵入，最终导致器件不稳定问题。

因此，现有技术仍有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，旨在解决现有钙钛矿薄膜存在缺陷，导致器件不稳定的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其中，包括步骤：

提供导电基底；

在所述导电基底上制备电子传输层；

在所述电子传输层表面制备钙钛矿层，所述钙钛矿层包括钙钛矿本体和UIO-66-(SH)₂；

在所述钙钛矿层表面制备空穴传输层；

在所述空穴传输层表面制备电极。

本发明在钙钛矿层中引入MOF材料UIO-66-(SH)₂，使用MOF材料UIO-66-(SH)₂对钙钛矿层进行改性，减少钙钛矿层的缺陷态，促进钙钛矿层的载流子迁移率、结晶度，以及增强钙钛矿器件的稳定性、耐水性，从而提高器件的光电转化效率。

可选地，所述钙钛矿层中，所述UIO-66-(SH)₂的质量占比为0.2～5％。

可选地，所述钙钛矿本体为ABX₃，其中，A包括甲胺根阳离子、甲脒根阳离子；B包括铅阳离子；X包括氯阴离子、溴阴离子和碘阴离子。

可选地，在所述电子传输层表面制备钙钛矿层的步骤，具体包括：

提供碘化铅与UIO-66-(SH)₂的混合溶液，提供有机卤化物溶液；

将所述碘化铅与UIO-66-(SH)₂的混合溶液旋涂于所述电子传输层表面，进行第一退火处理，得到碘化铅层；

将所述有机卤化物溶液旋涂于所述碘化铅层表面，经第二退火处理，得到所述钙钛矿层。