The invention provides a non-fullerene perovskite planar heterojunction solar cell and a preparation method, belonging to the field of novel thin film solar cells. The invented battery adopts transparent conductive material as anode, silver as cathode, IT-based non-fullerene material with excellent photoelectric performance as electron transport layer material, low temperature metal acetylacetone metal chelate as cathode interface modification layer, and the device structure adopted is typical perovskite solar cell inversion structure; the electronic transport layer in the invention is compared with the traditional fullerene electron transfer layer. Transport layer has unique advantages, which can significantly increase the absorption of light, improve the extraction efficiency of electrons and reduce the hysteresis factor; the overall device preparation temperature can be controlled within 100 degrees, its efficiency can be comparable to the traditional fullerene perovskite solar cells, and the fabrication method is simple, low cost, obvious effect, can be widely applied to many different types of plane heterogeneity. Perovskite solar cells can be used in large-scale production.
【技术实现步骤摘要】
一种非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池及制备方法
本专利技术公开了一种高效稳定的非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池及制备方法。具体涉及一种低温非富勒烯电子传输材料在倒置平面异质结钙钛矿太阳能电池中的应用，属于新型薄膜太阳能电池领域。
技术介绍
近年来化石能源不断枯竭，能源成为制约人类社会进步的重要因素，寻找可再生能源从而替代化石能源成为人类迫切解决的问题。太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁绿色能源，将太阳能转换为电能的太阳能电池是解决能源与环境问题、实现低碳经济的最佳途径之一。能将太阳能转换为电能的太阳能电池成为能源领域的热点。传统太阳能电池(硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池、砷化镓太阳能电池等)由于昂贵的材料成本、高能耗的制备过程以及易碎、原材料稀缺等劣势限制了其长远的发展应用(EnergyEnviron.Sci.,2016,9,3007-3035)。所以开发新型的、廉价的、可以实现大规模生产应用的太阳能电池是解决能源危机、推动人类社会发展的迫切需要。新型的薄膜太阳能电池具有成本低、重量轻、制作工艺简单、易兼容柔性衬底、半透明等突出优点而备受关注，尤其是钙钛矿太阳能电池。自2009年日本科学家TsutomuMiyasaka等人(J.Am.Chem.Soc.,2009,131,6050–6051)第一次将有机无机杂化钙钛矿材料引入光伏领域开始，短短几年时间内，PCE从开始的3％左右跃升至现在的20％以上(Science,2016,354,206-209；NatureCommunication,2018,9:1625；NatureEnergy,2018,3,68...
【技术保护点】
1.一种非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池，采用倒置结构，从下至上依次为透明电极、空穴传输层、钙钛矿活性层、IT基非富勒烯电子传输层、乙烯丙酮类金属螯合物阴极界面层、顶电极；所述透明电极包含氟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锡、聚乙撑二氧噻吩‑聚苯乙烯磺酸盐、石墨烯、碳纳米管层、银纳米线、铜纳米线中的一种或两种以上材料；空穴传输层包括聚[双(4‑苯基)(2，4，6‑三甲基苯基)胺]，氧化钼，氧化石墨烯，氧化镍，氧化钨，氧化钒，氧化银的一种或两种以上材料；钙钛矿活性层为钙钛矿型金属卤化物：甲胺碘化铅；甲胺氯碘铅((MAPbI3Cl3‑x)；0<x<3)；铯掺杂甲醚胺碘化铅(FAxCs1‑xPbI3；0<x<1)；甲醚胺碘化铅；甲醚胺甲胺铅碘溴共混钙钛矿(FAxMA1‑xPbI3Br3‑y；0<x<1，0<y<3)以及铯掺杂甲醚胺甲胺铅碘溴共混钙钛矿(Csx(MAyFA1‑y)1‑xPb(IzBr1‑z)3；0<x<1，0<y<1，0<z<1)；所述的IT类非富勒烯电子传输层为3,9‑双(2‑亚甲基‑(3‑(1,...
【技术特征摘要】
1.一种非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池，采用倒置结构，从下至上依次为透明电极、空穴传输层、钙钛矿活性层、IT基非富勒烯电子传输层、乙烯丙酮类金属螯合物阴极界面层、顶电极；所述透明电极包含氟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锡、聚乙撑二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐、石墨烯、碳纳米管层、银纳米线、铜纳米线中的一种或两种以上材料；空穴传输层包括聚[双(4-苯基)(2，4，6-三甲基苯基)胺]，氧化钼，氧化石墨烯，氧化镍，氧化钨，氧化钒，氧化银的一种或两种以上材料；钙钛矿活性层为钙钛矿型金属卤化物：甲胺碘化铅；甲胺氯碘铅((MAPbI3Cl3-x)；0<x<3)；铯掺杂甲醚胺碘化铅(FAxCs1-xPbI3；0<x<1)；甲醚胺碘化铅；甲醚胺甲胺铅碘溴共混钙钛矿(FAxMA1-xPbI3Br3-y；0<x<1，0<y<3)以及铯掺杂甲醚胺甲胺铅碘溴共混钙钛矿(Csx(MAyFA1-y)1-xPb(IzBr1-z)3；0<x<1，0<y<1，0<z<1)；所述的IT类非富勒烯电子传输层为3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰基亚)茚满酮)-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩并[2,3-d：2'，3'-d']-s-indaceno[1,2-b：5,6-b']二噻吩；(3-(1,1-二氰基甲基)-1-甲基-茚满酮)-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩并[2,3-d：20,30-D0]-s苯并二茚并[1,2-B：5,6-B0]二噻吩；3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰基亚)茚满酮))-5,5,11,11-四(5-hexylthienyl)-二噻吩并[2,3-d：2'，3'-d']-sindaceno[1,2-b：5,6-b']二噻吩，形成的IT类非富勒烯电子传输层厚度为1纳米到80纳米；所述的阴极界面层为乙酰丙酮金属螯合物，具体包括乙酰丙酮钌，乙酰丙酮钛，乙酰丙酮锆，退火温度为室温下-100℃，时间为10-60分钟；所述顶电极为银、铝薄膜。2.根据权利要求1所述的一种非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池，其特征在于，空穴传输层厚度在5纳米到100纳米之间。3.根据权利要求1所述的一种非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池，其特征在于，所述的钙钛矿活性层厚度在100纳米到2微米之间；退火温度控制在80-140℃之间，时间为10-60分钟。4.根据权利要求1所述的一种非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池，其特征在于，所述的IT类非富勒烯电子传输层通过溶液法沉积制备，退火处理温度为60-150℃之间，退火时间为10-60分钟。5.一种非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将商业上购买的铟硒氧化物衬底先后在丙酮，ITO清洗剂，去离子水，异丙醇中超声清洗，清洗后用氮气吹干，臭氧处理10-30min后放入培养皿中，再转入N2气氛下的手套箱中；步骤2.将步骤1中铟硒氧化物衬底取出，再将聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]采用旋转涂覆工艺在铟硒氧化物衬底上成膜，膜厚约5-40nm，在热台上60-100℃退火处理10min；步骤3.将1.2-1.3mol/L的碘化铅：碘甲胺摩尔比1:0.3混合溶液以6Krpm的速度旋涂于步骤2中的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺膜层上，旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊健，范宝锦，何珍，赵倩，薛小刚，蔡平，张坚，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45
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