[发明专利]一种掺杂酰肼类钝化剂的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明属于光电材料技术领域，具体涉及一种掺杂酰肼类钝化剂的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。为解决碘离子迁移，增加薄膜的稳定性等问题，本发明将苯甲酰胺作为添加剂溶解到钙钛矿前驱体溶液中，经过旋涂退火后得到钙钛矿薄膜，并最终制备成太阳能电池器件。由于具有‑NH₂、‑C＝O等官能团，使得基于苯甲酰胺添加剂制得的钙钛矿薄膜形貌明显改善，薄膜缺陷显著降低，同时，器件的界面非辐射复合被显著抑制。最终，钙钛矿太阳能电池的器件效率和稳定性均得到了明显的改善。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，具体涉及一种掺杂酰肼类钝化剂的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

金属卤化物钙钛矿由于其优异的光电特性被广泛认为是最有前途的光电材料之一，包括可调的带隙、高摩尔吸收系数、长载流子扩散长度和低激子结合能。现如今已经被广泛应用于各类发光器件中，如发光二极管、光电探测器、太阳能电池等。其中，钙钛矿太阳能电池(PSCs)受到了最广泛的关注，自Park对全固态钙钛矿光伏器件进行开创性的报道以来，已取得了25.7％的认证功率转换效率(PCE)的记录，PSCs在效率和稳定性方面取得了长足的进步主要得益于各种改性工程，包括组成工程、溶剂工程、添加剂工程和界面工程。然而，目前的稳定性和效率仍然达不到商业化的程度。因此，急需开发一种新的策略，以最大限度地减少效率和稳定性损失。

众所周知，钙钛矿在退火过程中会迅速结晶长大，不可避免地会产生大量缺陷，阻碍载流子的运输、转移和提取，从而导致严重的块状和界面非辐射复合。在这些缺陷中，块体中的缺陷多为浅级缺陷，而晶界处的缺陷主要是深能级缺陷，这将导致严重的非辐射复合损失。添加剂工程是一种非常有效的缺陷钝化策略。迄今为止，人们已经探索了多种添加剂分子来钝化钙钛矿膜中的缺陷，如Lewis酸、Lewis碱、有机小分子、无机盐等。其中，Lewis碱被广泛报道用来提高电池的效率。因此，寻找合适的Lewis碱来钝化薄膜缺陷，提高电池效率和稳定性迫在眉睫。

此外，碘离子的迁移也被认为是有害的，这主要是由于I离子迁移之后会形成碘单质，易挥发的碘单质会从钙钛矿薄膜中逃逸出来。这不仅使得薄膜中出现了大量的空洞，此外，大量的阴离子空位的形成一会使得薄膜缺陷增多。因此，如何抑制碘离子迁移，增加薄膜的稳定性变得十分重要。

发明内容

针对上述问题本发明提供了一种掺杂酰肼类钝化剂的高效稳定钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种掺杂酰肼类钝化剂的钙钛矿太阳能电池，从下至上依次为导电玻璃、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及金属背电极，在所述钙钛吸光层加入苯甲酰肼。

进一步，所述导电玻璃为ITO或FTO；所述电子传输层为二氧化钛；所述金属背电极为金、银、铜或铝；

所述钙钛矿吸光层为ABX₃钙钛矿吸光层，其中A为CH₃NH₃⁺或CH(NH₂)²⁺中的一种或者两种，B为Pb²⁺，X为I^-，Br^-或Cl^-；

所述空穴传输层为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴。

一种所述掺杂酰肼类钝化剂的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将导电玻璃依次使用洗涤剂、去离子水、无水乙醇超声处理后用吹干，然后经紫外臭氧处理，取出备用；

步骤2，将蒸馏水与四氯化钛混合，得到混合溶液，将步骤1臭氧处理的导电玻璃浸泡在混合溶液中，然后烘干，烘干后再取出用蒸馏水冲洗，之后用氮气吹干，退火，制得电子传输层，随后对电子传输层进行紫外臭氧处理；