一种具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池，其截面结构自下而上依次包括透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿活性层、多酚类有机化合物修饰层、空穴传输层和金属对电极；多酚类有机化合物为没食子酸、表没食子儿茶素没食子酸酯、单宁酸中一种或多种。本发明专利技术还公开了一种具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，通过在钙钛矿活性层和空穴传输层之间引入多酚类有机化合物钝化层，抑制了界面处载流子的非辐射复合，从而提升了器件的效率；同时由于多酚类有机化合物具有优异的抗氧化性，可以有效抑制钙钛矿的氧化反应，从而提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。的稳定性。的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池
，特别涉及一种具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能电池技术是能源化学研究的重要方向，而光伏发电是实现碳中和目标的主要技术路径。尽管过去十年间全球光伏发电量增长迅速，但是其在发电总量中的占比仍然很小，依然存在巨大的增长空间。为了实现低成本光伏发电，需要继续开发有望实现低成本、高效率的太阳能电池技术。钙钛矿太阳能电池是采用有机无机杂化金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，为ABX3型的立方八面体结构，如图1所示。具有光子吸收能力强，光谱吸收范围广，载流子寿命长以及双极传输等优点，在光电器件等交叉领域具有很强的应用潜力。
[0003]钙钛矿太阳能电池由于其带隙可调，制备过程简单，具有高的缺陷耐受性，较高的制造成品率和易加工性等优点，不仅可以用于制备大面积电池组件，也可以作为顶电池与晶硅电池叠层，以实现更高的产业化效率，进一步降低光伏发电成本。为了实现钙钛矿太阳能电池商业化大批量生产，仍然存在许多关键的问题亟待解决，其中钙钛矿材料中存在的缺陷会导致载流子的非辐射复合，从而影响电池的效率。同时，钙钛矿太阳能电池的稳定性也是其商业化的绊脚石。基于以上问题，急需一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有钙钛矿太阳能电池中缺陷较多，且易在光照、水分、氧气下发生氧化反应，导致其效率和稳定性下降的问题，提供一种具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，通过在钙钛矿活性层和空穴传输层之间引入多酚类有机化合物钝化层，抑制了界面处载流子的非辐射复合，从而提升了器件的效率；同时由于多酚类有机化合物具有优异的抗氧化性，可以有效抑制钙钛矿的氧化反应，从而提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下方案来实现：
[0006]本专利技术提供了一种具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池，所述太阳能电池包括透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿活性层、多酚类有机化合物修饰层、空穴传输层和金属对电极；钙钛矿太阳能电池最外层分别为透明导电衬底和金属对电极，多酚类有机化合物修饰层涂敷在钙钛矿活性层表面，多酚类有机化合物修饰层的另一面为电子传输层或空穴传输层；所述的多酚类有机化合物包括没食子酸、表没食子儿茶素没食子酸酯、单宁酸中一种或多种。
[0007]所述具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池，所述太阳能电池自下而
上依次包括：
[0008]透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿活性层、多酚类有机化合物修饰层、空穴传输层和金属对电极；
[0009]或透明导电衬底、电子传输层、多酚类有机化合物修饰层、钙钛矿活性层、空穴传输层和金属对电极；
[0010]或透明导电衬底、空穴传输层、多酚类有机化合物修饰层、钙钛矿活性层、电子传输层和金属对电极；
[0011]或透明导电衬底、空穴传输层、钙钛矿活性层、多酚类有机化合物修饰层、电子传输层和金属对电极。
[0012]本专利技术的钙钛矿太阳能电池，其截面结构自下而上可以依次包括透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿活性层、多酚类有机化合物修饰层、空穴传输层和金属对电极，在所述的钙钛矿活性层和空穴传输层之间设置一层多酚类有机化合物修饰层。该多酚类有机化合物修饰层也可以在电子传输层和钙钛矿活性层之间。钙钛矿电池结构中电子传输层和空穴传输层可以相互调换位置，本专利技术中将该修饰层涂敷在钙钛矿活性层上面，至于修饰层上面是电子传输层还是空穴传输层都是可以的。本专利技术中只提到了修饰层上面是空穴传输层，可以扩展到修饰层上面是电子传输层。
[0013]作为本专利技术的一个实施方案，所述透明导电衬底为FTO、ITO、IZO、AZO中的一种或多种组合。
[0014]作为本专利技术的一个实施方案，所述电子传输层为TiO2、SnO2、ZnO、PCBM中的一种；电子传输层的厚度为20
‑
120nm。
[0015]作为本专利技术的一个实施方案，所述钙钛矿活性层为有机无机杂化钙钛矿或全无机钙钛矿中的一种；钙钛矿活性层的厚度为400
‑
600nm。
[0016]作为本专利技术的一个实施方案，所述多酚类有机化合物修饰层厚度为1
‑
100nm。
[0017]作为本专利技术的一个实施方案，所述多酚类有机化合物修饰层的制备方法具体为：将含多酚类有机化合物的异丙醇溶液涂敷在钙钛矿活性层上，进行退火处理得到多酚类有机化合物修饰层。
[0018]作为本专利技术的一个实施方案，所述空穴传输层为Spiro
‑
OMeTAD、NiOx、PTAA、PEDOT:PPS材料中的一种或多种组合，厚度为400
‑
600nm。
[0019]本专利技术还提供了一种具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0020]S1、在透明导电衬底的基片上制备电子传输层，得电子传输层；
[0021]S2、将钙钛矿前驱体溶液涂敷在电子传输层上，形成一层钙钛矿薄膜层，并对该薄膜层进行退火处理得到钙钛矿活性层；
[0022]S3、将含多酚类有机化合物的溶液涂敷在钙钛矿活性层上，进行退火处理得到多酚类有机化合物修饰层；多酚类有机化合物的溶剂包括异丙醇、甲苯、氯苯、氯仿中的一种或几种。
[0023]S4、在制备多酚类有机化合物修饰层的基片上制备空穴传输层；
[0024]S5、在空穴传输层上蒸镀金属电极作为金属对电极，即得所述具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池。
[0025]作为本专利技术的一个实施方案，在步骤S1中，电子传输层的制备方法具体为：在基片上旋涂电子传输层溶液，再退火处理。退火处理的温度为120
‑
180℃，时间为10
‑
30分钟。
[0026]作为本专利技术的一个实施方案，在步骤S2、S3中，涂敷方式为旋涂、刮涂、狭缝式连续涂布、喷涂、印刷中任意一种。
[0027]作为本专利技术的一个实施方案，在步骤S2中，所述的钙钛矿前驱体溶液为有机无机杂化钙钛矿溶液或全无机钙钛矿溶液中的一种。钙钛矿前驱体溶液中包括反应物AX和金属卤化物BX2，其中A为铯、胺基、脒基或者碱族中的至少任意一种，B为二价金属阳离子，包括铅、锡、镉、铟、铜，镓中的任意一种阳离子，X为碘、溴、氯、硫氰根、醋酸根中的至少任意一种阴离子。所用的溶剂为酰胺类溶剂、砜类类溶剂、亚砜类溶剂、酯类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂中的至少任意一种，钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.5
‑
1.5mol/L。钙钛矿活性层的制备方法为通过旋涂、刮涂、狭缝式连续涂布、喷涂或印刷中任意一种加工方式将钙钛矿溶液涂敷在电子传输层上，并对该薄膜层进行退火处理得到钙钛矿活性层。
[0028]作为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多酚类有机化合物修饰层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿活性层、多酚类有机化合物修饰层、空穴传输层和金属对电极；钙钛矿太阳能电池最外层分别为透明导电衬底和金属对电极，多酚类有机化合物修饰层涂敷在钙钛矿活性层表面，多酚类有机化合物修饰层的另一面为电子传输层或空穴传输层。2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的多酚类有机化合物包括没食子酸、表没食子儿茶素没食子酸酯、单宁酸中一种或多种。3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述透明导电衬底为FTO、ITO、IZO、AZO中的一种或多种组合。4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层为TiO2、SnO2、ZnO、PCBM中的一种；电子传输层的厚度为20
‑
120nm。5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿活性层为有机无机杂化钙钛矿或全无机钙钛矿；钙钛矿活性层的厚度为400
‑
600nm。6.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述多酚类有机化合物修饰层厚度为1
‑
100nm。7.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述多酚类有机化合物修饰层的制备方法具体为：将含多酚类有机化合物的异丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦知校，
申请(专利权)人：上海钙晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：