一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和用途技术

一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和用途。本发明专利技术借助两性分子，在钙钛矿光伏器件界面层中引入一个两性分子的界面修饰层，对钙钛矿光伏器件中钙钛矿光活性层进行修饰，以钝化钙钛矿活性层的表面缺陷以及提高器件界面处的电子和空穴的传输效率，实现高光电转化效率、高稳定性的钙钛矿光伏器件。本发明专利技术钝化钙钛矿光伏器件中的界面缺陷。本发明专利技术制得的两性分子修饰钙钛矿光伏器件环境友好，能耗低。

An amphoteric molecular modified perovskite photovoltaic device and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和用途
本专利技术属于光伏器件材料领域，涉及一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和用途。
技术介绍
半导体是一种介于导体和绝缘体之间的特殊材料，在一定的光照或者电压下，其内的电子可以从被束缚的状态激发到自由运动的状态，从而实现光-电能量转换，展示出优异的光电性能。半导体光电器件在能源紧缺问题、可持续发展以及新型电子器件等方向扮演着重要的角色。从20世纪50年代至今，半导体材料硅基太阳能电池从实验室走向应用，占据了太阳能电池以及相应光电器件的主要市场。然而硅基光电材料的制备工艺繁琐，成本较高，且制备过程中可能会对环境造成一定的污染。近二三十年来，不断有新的光电材料涌现出来，如量子点、染料敏化以及有机光电器件。2009年，钙钛矿材料应用于太阳能光电器件首次出现在大众的眼中(T.Miyasaka.etal.J.Am.Chem.Soc.2009,131,6050.)，并在短短几年内获得飞速发展。钙钛矿材料是一种有机无机杂化半导体材料，它的结构可以简写成ABX3。其中A表示有机阳离子，B表示金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件，其中，所述两性分子修饰的钙钛矿光伏器件包括依次相连的基底电极、窗口界面层、两性分子界面修饰层、钙钛矿活性层、背电极界面层和背电极；所述两性分子界面修饰层是由两性分子界面材料的前驱体制备得到的。/n

【技术特征摘要】
1.一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件，其中，所述两性分子修饰的钙钛矿光伏器件包括依次相连的基底电极、窗口界面层、两性分子界面修饰层、钙钛矿活性层、背电极界面层和背电极；所述两性分子界面修饰层是由两性分子界面材料的前驱体制备得到的。


2.根据权利要求1所述的两性分子修饰的钙钛矿光伏器件，其中，所述基底电极选自氧化铟锡(ITO)导电玻璃、ITO有机分子聚合物、碳薄膜材料和金属薄膜材料等中的至少一种，优选为氧化铟锡导电玻璃；所述基底电极的厚度为50-1000nm。
优选地，所述窗口界面层是由窗口界面材料的前驱体制备得到的，所述窗口界面材料选自PEDOT:PSS(聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐))、P3CT-Li(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]锂盐)、P3CTS(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]钠盐)、P3CT-K(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]钾盐)、P3CT-CH3NH3(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]铵盐)、平面TiO2、平面TiO2加介孔TiO2、SnO2、C膜和ZnO等中的至少一种，优选为P3CTS；所述窗口界面层的厚度为5-500nm，优选为10-150nm，例如为20nm。
优选地，所述两性分子界面材料选自一端含酸性基团(如羧酸根、磷酸根、硫酸根、碳酸根)、一端含碱性基团(如胺根、氢氧根、氧负离子)的分子，例如腺苷-5’-三磷酸二钠(ATPS)、腺苷-5’-二磷酸二钠(ADPS)、腺苷-5’-单磷酸二钠(AMPS)等中的至少一种，优选为ATPS；所述两性分子界面修饰层的厚度为1-20nm，优选为5-15nm，例如为10nm。
优选地，所述钙钛矿活性层是由钙钛矿活性材料的前驱体制备得到的，所述钙钛矿活性材料选自甲胺铅碘(CH3NH3PbI3亦称MAPbI3)、CH2NHNH2PbI3(CH3NH3PbI3亦称MAPbI3)、甲胺甲脒铅碘、铯铅碘、铯铅溴、甲脒甲胺铅碘秀和甲脒甲胺铯铅碘溴等有机无机杂化钙钛矿或纯无机钙钛矿中的至少一种，优选为CH3NH3PbI3；所述钙钛矿活性层的厚度为50-1000nm，优选为200-600nm，例如为400nm。
优选地，所述背电极界面层是由背电极界面材料的前驱体制备得到的，所述背电极界面材料选自PCBM、ITIC、ITCC、PCDBT、C60和BCP等中的至少一种，优选为PCBM、C60和BCP中的至少一种；所述背电极界面层的厚度为10-300nm，例如为20-120nm，例如为50nm。
优选地，所述背电极选自Au、Ag、Cu、Al或碳黑等中的至少一种，优选为Ag；所述背电极的厚度为10-200nm，优选为100nm。


3.权利要求1或2所述的两性分子修饰的钙钛矿光伏器件的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基底电极上涂覆窗口界面材料的前驱体，制备得到窗口界面层；
(2)在步骤(1)的基底电极-窗口界面上涂覆两性分子界面材料的前驱体，制备得到两性分子界面修饰层；
(3)在步骤(2)的基底电极-窗口界面-两性分子界面上涂覆钙钛矿活性材料的前驱体，制备得到钙钛矿活性层；
(4)在步骤(3)的基底电极-窗口界面-两性分子界面-钙钛矿活性层上涂覆背电极界面材料的前驱体，制备得到背电极界面层；
(5)在步骤(4)的基底电极-窗口界面-两性分子界面-钙钛矿活性层-背电极界面上涂覆背电极材料，制备得到背电极，即制备得到两性分子修饰的钙钛矿光伏器件。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤(1)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为旋涂；所述旋涂的转速为1000-8000rpm，所述旋涂的时间为10-60s。
优选地，所述步骤(1)中还包括涂覆后退火处理，所述退火处理的温度为100-200℃，退火处理的时间为10-60min。...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷炫烨，周惠琼，唐智勇，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11