【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏器件，具体涉及一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、早在2006年日本桐荫横滨大学的miyasaka教授课题组尝试将钙钛矿材料作为光吸收材料用于染料敏化太阳能电池中，他们于2009年首次报道了太阳能转化效率为3-4％的染料敏化钙钛矿太阳能电池(j.am.chem.soc.,2009,131,6050)。接着韩国成均馆大学的nam-gyu park教授课题组通过优化前驱体溶液浓度和退火温度，使能量转化效率提升了近一倍(nanoscale,2011,3,4088)，而钙钛矿太阳能电池真正得到关注是他们将钙钛矿材料用于类似有机薄膜太阳能电池的全固态结构中，并使得能量转换效率和稳定性得到了大大的提高(sci.rep.,2012,2,591)。由于钙钛矿太阳能电池具有原料及制造成本低等显著优势，并且随着相关领域研究力量的大量投入，钙钛矿太阳能电池的能量转换效率在近几年得到了迅速的提高。
2、这类钙钛矿材料一般具有abx3的基本化学式，其中a+一般为有机阳离子(最常见的是甲胺离子，ch3nh3+，ma+)，b2+为无机阳离子(一般为pb2+)，x-为卤素阴离子(一般为i-、cl-或br-:mapb(i，br，cl)3)。所使用的卤素元素种类的不同，钙钛矿材料的带隙可以在1.6至3.2电子伏特内连续调控。使用甲脒离子(ch(nh2)2+，fa+)替换ma+或使用sn2+来替换pb2+或采用混合型离子等方法可以进一步的调控钙钛矿材料的带隙，实现更宽范围的太阳光吸收。因钙钛矿太阳能电池最初是由
3、目前常见的钙钛矿太阳能电池器件结构包括介孔型、平面型(n-i-p)和平面反型(p-i-n)。当前平面型结构中使用的n型电子传输材料一般是金属氧化物半导体材料，p型空穴传输材料一般是有机空穴传输材料，而使用的有机空穴传输材料因其迁移率较低而往往需要掺杂其它的物质器件才能获得较高的能量转化效率，这限制了其进一步的商业应用。目前在平面反型结构中使用的n型电子传输材料一般是富勒烯及其衍生物，这类材料具有生产成本高、提纯不易等制约其大规模生产的缺点。因而开发低成本大面积稳定的平面型钙钛矿太阳能电池器件及其结构迫在眉睫。
技术实现思路
1、为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件所使用的传输层材料制备方法。
3、本专利技术目的通过以下技术方案实现：
4、一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件，包括依次层叠的衬底、阳极、空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层和阴极，其层列结构示意图如图1和图2所示。
5、所述的衬底为硬性衬底如玻璃、石英、蓝宝石等，以及柔性衬底如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯对苯二酸脂、聚萘二甲酸乙二醇酯或其它聚酯类材料以及金属、合金或不锈钢薄膜等。
6、所述的阳极和阴极为金属或者金属氧化物或者聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(pedot：pss)类及其改性产物；所述的金属优选铝、银镁合金、银、金；所述的金属氧化物优选氧化铟锡(ito)、掺氟二氧化锡(fto)、氧化锌(zno)和铟镓锌氧化物(igzo)中的一种或两种以上的组合。
7、所述的空穴传输层可为单一传输层或包含电子、激子阻挡层的多层情况。
8、所述钙钛矿光吸收材料的制备材料为共混或者非共混的钙钛矿光吸收材料；钙钛矿材料光吸收层可以为单层或多层修饰层。
9、所述的电子传输层可为单一传输层或包含空穴、激子阻挡层的多层情况。
10、所述的阳极与空穴传输层之间还可加入一层阳极缓冲层(又称阳极界面层)；所述阴极与电子传输层之间还可加入一层阴极缓冲层(又称阴极界面层)。
11、上述p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件的制备方法，包括以下步骤：
12、取带有阳极层的衬底材料，然后在阳极层上依次制备空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层和阴极，得到所述p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件。
13、所述制备的方法包括电子束蒸镀、热蒸镀、旋涂、刷涂、喷涂、浸涂、辊涂、印刷或喷墨打印中一种或两种以上相结合的方法。
14、本专利技术的制备方法及所得到的器件具有如下优点及有益效果：
15、(1)本专利技术所涉及的器件可低温大面积制备，利于降低制备器件的成本；
16、(2)本专利技术所涉及的器件的空穴传输层可在较低温度下制备，为实现柔性p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件提供了可行的实施方案；
17、(3)本专利技术所涉及的器件的电子传输层可在较低温度下大面积制备，为实现p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件提供了可行的实施方案。
18、(4)本专利技术所涉及的器件p-i-n型钙钛矿电池能够获得较高的开路电压，为光伏器件获得高开路电压提供了可行的实施方案。
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1.一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件结构，其特征在于：所述p-i-n型电池器件结构包括依次层叠的衬底、阳极ITO、空穴传输层PEDOT:PSS、钙钛矿光活性层、电子传输层Nb2O5和阴极Ag。
2.一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件结构，其特征在于：所述p-i-n型电池器件结构包括依次层叠的衬底、阳极ITO、空穴传输层NiOx、钙钛矿光活性层、电子传输层Nb2O5和阴极Ag。
3.根据权利要求1、2所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件及其制备方法，其特征在于：所述的衬底为玻璃、石英、蓝宝石、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯对苯二酸脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、金属、合金或不锈钢薄膜；所述的阳极和阴极为金属、金属氧化物、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)或其改性产物。
4.根据权利要求1、2所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件及其制备方法，其特征在于：所述的金属是指铝、银、金或银镁合金等可用于充当电极的金属；所述的金属氧化物是指氧化铟锡、掺氟二氧化锡、氧化锌和铟镓锌氧化物等可充当电极的金属氧化物中的一种或两种以上的组
5.根据权利要求1、2所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件及其制备方法，其特征在于：所述的空穴传输层不限于单层，包括加入电子、激子阻挡层的多层情形。
6.根据权利要求1、2所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件，其特征在于：所述钙钛矿光活性层的制备材料为共混或者非共混的钙钛矿光吸收材料；光吸收层为单层或多层。
7.根据权利要求1、2所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件，其特征在于所述的电子传输层不限于单层，包括加入的空穴、激子阻挡层的多层情形。
8.根据权利要求1、2所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件，其特征在于：所述的阳极与空穴传输层之间还加入一层阳极缓冲层；所述阴极与电子传输层之间还可加入一层阴极缓冲层。
9.权利要求1～8任一项所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取带有阳极层的衬底材料，然后在阳极层上依次制备空穴传输层、钙钛矿光活性层、电子传输层和阴极，得到所述p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件。
10.根据权利要求9所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件及其制备方法，其特征在于：所述制备的方法包括电子束蒸镀、热蒸镀、旋涂、刷涂、喷涂、浸涂、辊涂、印刷或喷墨打印中一种或两种以上相结合的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件结构，其特征在于：所述p-i-n型电池器件结构包括依次层叠的衬底、阳极ito、空穴传输层pedot:pss、钙钛矿光活性层、电子传输层nb2o5和阴极ag。
2.一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件结构，其特征在于：所述p-i-n型电池器件结构包括依次层叠的衬底、阳极ito、空穴传输层niox、钙钛矿光活性层、电子传输层nb2o5和阴极ag。
3.根据权利要求1、2所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件及其制备方法，其特征在于：所述的衬底为玻璃、石英、蓝宝石、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯对苯二酸脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、金属、合金或不锈钢薄膜；所述的阳极和阴极为金属、金属氧化物、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)或其改性产物。
4.根据权利要求1、2所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件及其制备方法，其特征在于：所述的金属是指铝、银、金或银镁合金等可用于充当电极的金属；所述的金属氧化物是指氧化铟锡、掺氟二氧化锡、氧化锌和铟镓锌氧化物等可充当电极的金属氧化物中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1、2所述的一种p-i-n型钙钛矿太阳能电池器件及...
【专利技术属性】
技术研发人员：李严波，刘欣，刘栋梁，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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