【技术实现步骤摘要】
一种具有复合传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
[0001]本专利技术属于钙钛矿太阳能电池制备
，特别涉及一种具有复合传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
[0002]传统钙钛矿太阳能电池一般采用透明导电电极-空穴传输层-钙钛矿-电子传输层-背电极结构（反型结构），或透明导电电极-电子传输层-钙钛矿-空穴传输层-背电极结构（正型结构）；进一步地，为了提升载流子提取效率，一些研究人员对上述结构进行了优化，采用的方式是在远离光入射面的传输层与背电极之间，如反型结构的电子传输层之后添加绝缘层（或称为空穴阻挡层），或者正型结构的空穴传输层之外添加电子阻挡层，形成的结构为透明导电电极-空穴传输层-钙钛矿-电子传输层-绝缘层（空穴阻挡层）-背电极，或透明导电电极-电子传输层-钙钛矿-空穴传输层-绝缘层（电子阻挡层）-背电极；另一些研究人员采用渐变能级的方式调控传输层，形成多层传输层来提高载流子提取能力，其正型钙钛矿太阳能电池的结构为透明导电电极-电子传输层-钙钛矿-空穴传输层1-空穴传输层2
-…-
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有复合传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，其内部结构从光入射面（电池正面）到电池背面依次为透明基底、第一电极、传输层、钙钛矿层、复合传输层、工艺层和第二电极层，其中，复合传输层的结构形式为ABA类型，包括按照第一超薄层A1、第二超薄层B、第三超薄层A2的次序堆叠所构成的三层超薄复合层，其中第一超薄层A1的制备材料与第二超薄层A2的制备材料同时是有机空穴传输材料，或者是有机电子传输材料，第二超薄层B的制备材料为有机绝缘/阻挡材料。2.如权利要求1所述的具有复合传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，制备第一超薄层A1和第三超薄层A2的材料包括电子传输类材料和空穴传输类材料，其中，电子传输类材料包括Di-PDI、ITCPTC-Th、碳60、碳70、烷富勒烯苯基-碳61-丁酸-甲酯、烷富勒烯苯基-碳72-丁酸-甲酯、PCBM和新型茚与C60双加成物或上述富勒烯基有机物的变体以及掺杂物中至少一种，空穴传输类材料包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、2,2',7,7'-四(N,N-对甲氧苯胺基)-9,9'-螺二芴、3,4-乙烯二氧噻吩、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]中至少一种；第一超薄层A1的厚度为1nm~100nm，第三超薄层A2的厚度为3nm~100nm。3.如权利要求1所述的具有复合传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，制备第二超薄层B的材料包括2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉、9,10-双[N,N-二(对甲苯基)氨基]蒽、聚乙烯亚胺、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯中任意一种，第二超薄层B的厚度为1nm~20nm。4.如权利要求1所述的具有复合传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，制备所述第一电极的材料包括氧化铟锡、氧化锌铝、氧化铟锌、掺氟氧化锡、掺锆氧化铟、掺钨氧化铟中任意一种，其厚度为100nm~300nm；制备所述传输层的材料包括氧化镍、氧化钴、氧化钼、氧化钨、氧化钒、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、硫氰化亚铜、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、2,2',7,7'-四(N,N-对甲氧苯胺基)-9,9'-螺二芴、3,4-乙烯二氧噻吩、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]中的至少一种空穴传输层材料，或者包括二氧化钛、二氧化锡、氧化锌、Di-PDI、ITCPTC-Th、碳60、碳70、烷富勒烯苯基-碳61-丁酸-甲酯、烷富勒烯苯基-碳72-丁酸-甲酯、PCBM和新型茚与碳60双加成物或上述富勒烯基有机物的变体以及掺杂物中任意一种电子传输层材料；制备所述工艺层的材料包括氧化铟锡、氧化锌铝、氧化铟锌、掺锆氧化铟、掺钨氧化铟中任一种透明导电氧化物，或者包括氧化铝、氧化硅、氮化硅中任意一种；制备所述第二电极层的材料包括铂、金、银、铜、铝、铑、铟、钛、铁、镍、锡、锌中任意一种金属或者任意一种合金。5.如权利要求1所述的具有复合传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于，制备所述钙钛矿层的带隙不大于3.0eV，其组成结构的化合物结构式为GMX3，其中，G是一价阳离子，G为碱金属阳离子或有机阳离子，G包括甲胺阳离子、甲脒阳离子、铯阳离子和铷阳离子中任意一种，M是二价阳离子，M为过渡金属和13到15族元素的二价阳离子中的任意一种，M包括Pb
2+
、Ge
2+
、Sn
2+
、Cu
2+
、Bi
2+
，X是一价阴离子，X为卤素阴离子或硫氰根离子中任意一种，而且，G、M和X的位置被多种类型的离子占据。6.如权利要求5所述的具有复合传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于，制备所述钙钛矿层的材料包括MAPbI3、MAPbBr3、MAPbI
x
Br
3-x
、MAPbI
x
Cl
3-x
、FAPbI3、FAPbBr3、FAPbI
x
Br
3-x
、FAPbIxCl
3-x
、BAPbI3、BAPbBr3、BAPbI
x
Br
3-x
、BAPbI
x
Cl
3-x
、MASnI3、
MASnBr3、MASnI
x
BR
3-x
、FASnI3、FASnBr3、FASnI
x
Br
3-x
、FASnI
x
Cl
3-x
、BASnI3、BASnBr3、BASnI
x
Br
3-x
、BASnI
x
Cl
3-x
中至少一种，其中0<x<3。7.一种如权利要求1至6所述的具有复合传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤11、透明基底采用镀有氧化铟锡导电层的玻璃，玻璃面为光照入射面，镀有氧化铟锡导电层的一面作为第一电极；步骤12、在第一电极表面制备空穴传输层，所述空穴传输层的制备方法包括喷涂、涂布、电化学沉积、热蒸镀、电子束蒸镀以及溅射加工方式中的任意一种，制备所述空穴传输层的材料包括氧化镍、氧化钴、氧化钼、氧化钨、氧化钒、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、硫氰化亚铜、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、2,2',7,7'-四(N,N-对甲氧苯胺基)-9,9'-螺二芴、3,4-乙烯二氧噻吩、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]中的至少一种空穴传输层材料，其厚度为5nm~50nm；步骤13、在空穴传输层表面制备钙钛矿层，制备钙钛矿层的方法包括涂布、喷涂以及热蒸镀加工方式中的任意一种，制备所述钙钛矿层的材料包括MAPbI3、MAPbBr3、MAPbI
x
Br
3-x
、MAPbI
x
Cl
3-x
、FAPbI3、FAPbBr3、FAPbI
x
Br
3-x
、FAPbIxCl
3-x
、BAPbI3、BAPbBr3、BAPbI
x
Br
3-x
、BAPbI
x
Cl
3-x
、MASnI3、MASnBr3、MASnI
x
BR
3-x
、FASnI3、FASnBr3、FASnI
x
Br
3-x
、FASnI
x
Cl
3-x
、BASnI3、BASnBr3、BASnI
x
Br
3-x
、BASnI
x
Cl
3-x
中至少一种，其中0<x<3；其厚度为300nm-2μm；步骤14、在钙钛矿层表面制备复合传输层，制备复合传输层的方法包括涂布、热蒸镀、电子束蒸镀、脉冲激光沉积加工方式中的任意一种，第一超薄层A1的制备材料为烷富勒烯苯基-碳61-丁酸-甲酯或烷富勒烯苯基-碳72-丁酸-甲酯，第二超薄层B的制备材料为2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲，第三超薄层A2的制备材料为碳60或碳70；其中，第一超薄层A1的厚度为1nm~100nm，第二超薄层B的厚度为1nm~20nm，第三超薄层A2的厚度为3nm~100nm；步骤15、在复合传输层表面制备工艺层，制备工艺层的方法包括磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积、单原子层沉积加工方式中的任意一种，工艺层的制备材料为氧化锌铝，其厚度为10nm~500nm；步骤16、在工艺层表面制备第二电极层，制备第二电极层的方法包括热蒸镀、电子束蒸镀、磁控溅射加工方式中的任意一种，制备所述第二电极层的材料包括铂、金、银、铜、铝、铑、铟、钛、铁、镍、锡、锌中任意一种金属或者任意一种合金，其厚度为20nm~1000nm。8.一种如权利要求1至6所述的具有复合传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤21、透明基底采用镀有氧化铟锡导电层的玻璃，玻璃面为光照入射面，镀有氧化铟锡导电层的一面作为第一电极；步骤22、在第一电极表面制备电子传输层，所述电子传输层的制备方法包括喷涂、涂布、电化学沉积、热蒸镀、电子束蒸镀以及溅射加工方式中的任意一种，制备所述电子传输层的材料包括二氧化钛、二氧化锡、氧化锌、D...
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：杭州纤纳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。