[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池埋底界面修饰方法及钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池埋底界面修饰方法及钙钛矿太阳能电池，所述的埋底界面修饰层由具有特殊官能团的醋酸镍水溶液修饰后产生，一方面可以钝化电子传输层表面氧空位，减少了表面悬挂键，同时优化了ETL与PVK之间的能级匹配，缩小了能级壁垒，使电子的转移与提取更加高效。另一方面在退火过程中醋酸镍与钙钛矿层中的有机胺盐组分发生化学反应，产生的NiI₂钝化PVK埋底界面的缺陷，同时Ac^‑向上扩散调节结晶过程，最终以反应生成MAAc/FAAc的蒸汽形式离开薄膜。与此同时Ac^‑调整钙钛矿层结晶过程，减少表面PbI₂含量，增大了晶粒尺寸并且使晶粒尺寸分布更加均匀，改善了界面接触，提升薄膜质量，有效的提高钙钛矿层的光电转换效率与稳定性。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池埋底界面修饰方法及钙钛矿太阳能电池。

背景技术

虽然钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经实现了从3.8％到25.7％的突破,几乎接近于单晶硅效率的最高值26.1％。然而，钙钛矿太阳能电池稳定性较差，其光电性能在外界干扰下会严重下降或消失。其原因之一是由于钙钛矿太阳能电池存在着诸多缺陷，其大致分为以下四类：(1)本征点缺陷；(2)杂质缺陷；(3)二维缺陷，包括晶界和表面缺陷；(4)三维缺陷，如铅团簇。

钙钛矿太阳能电池中，电子传输层(ETL)至关重要，其具有电子提取与传输和空穴阻挡两大作用。然而对于电子传输层来说，氧空位和表面的悬挂键等缺陷会严重影响电荷传输，尤其会引起钙钛矿太阳能电池的开路电压(Voc)降低和填充因子(FF)损耗，也会降低钙钛矿太阳能电池的稳定性。钙钛矿底界面的缺陷和不完美的能级匹配也会导致不必要的非辐射复合损失从而降低器件性能。因此，尽可能的减少钙钛矿太阳能电池埋底界面(即钙钛矿层(PVK)和底层的ETL之间)处的缺陷有利于提高电荷传输与稳定性，从而能显著提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率与稳定性。

到目前为止，已经有部分的工作着眼于埋底界面修饰来提升钙钛矿太阳能电池的光伏性能。中国专利CN114695667A提出了一种在二氧化锡电子传输层与3D有机无机杂化钙钛矿薄膜之间引入一层含有甲酸铵的二氧化锡层，减少二氧化锡电子传输层的氧空位缺陷，增加了电子迁移率，提高了光电转换效率。中国专利CN115036427A提出了一种将含羧基或羰基的取代基的金刚烷衍生物作为界面修饰层，利用金刚烷衍生物上的羰基(C＝O)与电子传输层中的金属离子进行配位，有效钝化电子传输层中氧空位或未配位的锡缺陷，改善电子传输层的电学性能；同时，金刚烷衍生物上的羰基(C＝O)可与钙钛矿吸光层上的金属离子进行配位，钝化钙钛矿薄膜底表面未配位的金属缺陷，释放钙钛矿薄膜的拉伸应力，增加钙钛矿薄膜的载流子寿命，抑制界面载流子非辐射复合。中国专利CN115124747A中，采用PMMA作为钝化剂，能同时占据钙钛矿薄膜晶界和“埋底界面”孔隙，有效钝化钙钛矿薄膜和减少界面非辐射复合，最终提升了钙钛矿太阳能电池的效率。然而，上述修饰策略功能较为单一，很少有同时兼顾ETL界面、PVK埋底界面和PVK薄膜结晶过程的修饰方法，因此开发出新型多功能的修饰策略可以进一步提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率与稳定性。

发明内容

为了钝化钙钛矿埋底界面缺陷，减少钙钛矿太阳能电池开路电压(Voc)损失和填充因子(FF)损耗，进一步提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率与稳定性，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池埋底界面修饰方法及钙钛矿太阳能电池。本发明提出的埋底界面缺陷修饰方法能够有效降低钙钛矿太阳能电池的开路电压(Voc)损失和填充因子(FF)损耗，可以钝化电子传输层表面氧空位，减少表面悬挂键，有效的抑制了非辐射复合。并且在钝化埋底界面缺陷的同时在电子传输层与钙钛矿层之间构筑了梯度排列的能级，减少了能级壁垒，从而使电子转移更加高效。因此本发明可以有效地提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率与稳定性，制备工艺较为简便，有利于促进钙钛矿的商业化应用，具有广阔的应用前景与市场空间。

本发明提供的一种钙钛矿太阳能电池包含以下结构：导电基底\埋底界面修饰层\电子传输层\钙钛矿层\空穴传输层\电极层。