[实用新型]一种多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池

说明书

本实用新型涉及一种多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池，多级电子阻挡薄膜具有A1‑B‑A2结构，其中，A1为漏电阻挡层，B为电子阻挡主体层，A2为界面钝化层，电子阻挡主体层B由NiO、V₂O₅、CuO、CuSCN、CuI中任意一种材料制备，漏电阻挡层A1和界面钝化层A2分别由无机氧化物、无机氮化物、无机碳化物、无机硅化物、无机硫化物、碳材料中任意一种材料制备。漏电阻挡层A1与透明导电电极接触，减少了钙钛矿太阳能电池漏电的可能性，界面钝化层A2与钙钛矿吸光层接触，提升钙钛矿吸光层界面的稳定性，提升钙钛矿太阳能电池的转换效率。

技术领域

本实用新型属于太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池。

背景技术

钙钛矿太阳能电池分为正型N-I-P钙钛矿电池和反型P-I-N钙钛矿电池。相对正型钙钛矿电池，反型钙钛矿电池不需要使用具有高光催化活性的TiO₂以及贵价空穴传输材料Spiro-OMeTAD，可低温制备、工艺简单、稳定性好。尽管如此，目前的高效率大部分为正型钙钛矿电池，转化效率最高已经达到25.6%，但反型钙钛矿电池的转化效率大部分集中在22~24%。在反型钙钛矿电池中，电子阻挡层的优化至关重要。

传统的电子阻挡结构一般采用单层结构，可选择的材料较少。一般而言，可用于电子阻挡的材料一般是深能级半导体材料，需要兼具空穴迁移率高和电子迁移率低两方面特点。一般而言，半导体材料的空穴迁移率都显著低于电子迁移率，单层电子阻挡层往往需要制备得非常薄（几个纳米至十几个纳米），同时需要一定的缺陷密度（如氧空位等）来实现较高的空穴迁移率。极薄的电子阻挡层增加了漏电的可能性，但是一旦提升电子阻挡层厚度至几十个纳米以上的水平，其较低的空穴迁移率又会带来太阳能电池转换效率的快速下跌。为了提升缺陷密度，往往需要在单层电子阻挡层上设计额外的化学悬挂键或者不完美的化学计量比。尽管它们能带来空穴迁移率的提升从而提升钙钛矿太阳能电池的转化效率，但是这种高缺陷浓度的单层电子阻挡层与钙钛矿活性层所形成的界面往往稳定性较差，易发生各种光化学反应，影响到太阳能电池整体的稳定性。而缺陷密度一旦降低，又会直接导致太阳能电池转换效率的下降。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池，采用一种三明治结构的多级电子阻挡薄膜，在保留单层电子阻挡层高缺陷密度和高空穴迁移率的同时，改善了：1）其与钙钛矿吸光层的接触界面，提升钙钛矿吸光层界面的稳定性；2）其与透明导电电极的接触，减少了钙钛矿太阳能电池漏电的可能性。

本实用新型是这样实现的，提供一种多级电子阻挡薄膜，所述多级电子阻挡薄膜具有A1-B-A2结构，其中， A1为漏电阻挡层，B为电子阻挡主体层，A2为界面钝化层，电子阻挡主体层B由NiO、V₂O₅、CuO、CuSCN、CuI中任意一种材料制备，漏电阻挡层A1和界面钝化层A2分别由无机氧化物、无机氮化物、无机碳化物、无机硅化物、无机硫化物、碳材料中任意一种材料制备。

本实用新型是这样实现的，还提供一种钙钛矿太阳能电池，其内部结构包括自上而下设置的基底、透明导电电极、钙钛矿吸光层、电子传输层、金属电极，在透明导电电极与钙钛矿吸光层之间设置了如前所述的多级电子阻挡薄膜，其中，所述多级电子阻挡薄膜的漏电阻挡层A1位于透明导电电极侧与透明导电电极接触，界面钝化层A2则位于钙钛矿吸光层侧与钙钛矿吸光层接触。

与现有技术相比，本实用新型的多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池具有如下特点：

1、本实用新型的多级电子阻挡薄膜采用一种三明治结构的多级电子阻挡薄膜，在保留单层电子阻挡层高缺陷密度和高空穴迁移率的同时，漏电阻挡层A1与透明导电电极接触，减少了钙钛矿太阳能电池漏电的可能性，界面钝化层A2与钙钛矿吸光层接触，提升钙钛矿吸光层界面的稳定性，提升钙钛矿太阳能电池的转换效率；