【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池、叠层太阳能电池及制造方法。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。因为其采用的钙钛矿材料具有吸光系数高、载流子迁移率和扩散长度大、带隙可调节等一系列优点，故在太阳能电池领域受到了广泛的关注。
2、但是，现有的钙钛矿太阳能电池的器件性能较差，不利于提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池、叠层太阳能电池及制造方法，用于提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
2、第一方面，本专利技术提供了一种钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池包括：钙钛矿吸收层、空穴传输层、电子传输层以及界面复合层。
3、上述空穴传输层形成在钙钛矿吸收层的一侧。电子传输层形成在钙钛矿吸收层背离空穴传输层的一侧。界面复合层形成在钙钛矿吸收层与电子传输层之间。沿着远离钙钛矿吸收层的方向，界面复合层包括界面钝化层、以及位于界面钝化层上的空穴阻挡层。界面钝化层所含有的材料为电子给体材料。空穴阻挡层所含有的材料为电子受体材料。
4、采用上述技术方案的情况下，在电子传输层与钙钛矿吸收层之间设置有界面复合层。并且，沿着远离钙钛矿吸收层的方向，该界面复合层包括界面钝化层、以及位于界面钝化层上的空穴阻挡层。此时，界面钝化层直接与钙钛矿吸收层相接触，界面钝化层可以钝化钙钛矿吸收层的表面缺陷，以抑制载流子在钙钛矿吸收层靠近电子传输层的一面
5、此外，界面钝化层所含有的材料为电子给体材料，并且，形成在界面钝化层背离钙钛矿吸收层一侧的空穴阻挡层，其所含有的材料为电子受体材料。在此情况下，界面钝化层中的电子给体基元与空穴阻挡层中的电子受体基元所形成的内部电场的方向为由电子传输层指向钙钛矿吸收层。并且，因电子带负电、且电子的运动方向与电场的方向相反，故上述界面钝化层和空穴阻挡层所形成的内部电场能够为电子由钙钛矿吸收层向电子传输层传输提供内驱力，以加快电子传输速率。相反的，因空穴带正电，故上述界面钝化层和空穴阻挡层所形成的内部电场还可以阻挡空穴的传输，加速了电子和空穴对的界面分离，进一步降低了电子的界面复合损耗，使得更多的电子经由界面复合层传输至电子传输层内，提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
6、综上所述，本专利技术提供的钙钛矿太阳能电池通过包括上述界面钝化层和空穴阻挡层的界面复合层替代现有技术中材质为氟化锂材料的界面钝化层，从而可以解决现有技术中因锂离子易于迁移到钙钛矿吸收层内使得电子收集受阻而导致钙钛矿太阳能电池光电转换效率降低、以及使得钙钛矿晶体结构遭到破坏导致钙钛矿太阳能电池长期工作的稳定性差的技术问题。
7、作为一种可能的实现方式，上述电子给体材料具有羰基官能团和/或羧基官能团。
8、采用上述技术方案的情况下，因实际的制造过程中通常采用碘化铅或者溴化铅作为制备钙钛矿吸收层的前驱体溶液，故钙钛矿吸收层中往往残留有未配位的pb2+缺陷。而直接与该钙钛矿吸收层接触的界面钝化层所含有的材料(即电子给体材料)具有羰基官能团和/或羧基官能团。并且，因羰基和羧基官能团均含有氧离子，该氧离子可以与未配位的pb2+形成氧铅键，从而钝化钙钛矿吸收层表面的pb2+缺陷，抑制载流子在钙钛矿吸收层靠近电子传输层的一面发生复合。此外，可以与未配位的pb2+成键的离子包括硫离子和氧离子；而相比于硫铅键，氧铅键更容易形成，因此界面钝化层所含有的材料具有羰基官能团和羧基官能团中的至少一者还可以降低钝化难度，提高界面钝化层对钙钛矿吸收层靠近电子传输层的一面钝化效果，进一步抑制载流子在该表面发生复合，提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
9、作为一种可能的实现方式，上述电子给体材料包括胺基类电子给体材料、噻吩类电子给体材料、氨酰基类电子给体材料中的一种或多种。由此可见，界面钝化层的材质具有多种可能的实现方式，因此可以根据实际应用场景选取合适的材料，提高本专利技术提供的钙钛矿太阳能电池应对不同应用场景的适用性。此外，当与界面钝化层相接触的钙钛矿吸收层的成分为有机物时，与无机界面钝化层相比，通过上述多种有机材料制造形成的界面钝化层可以与钙钛矿吸收层形成更好的欧姆接触，促使能级匹配，从而更利于电子传输，提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
10、作为一种可能的实现方式，上述噻吩类电子给体材料为聚苯并二噻吩-噻吩并噻吩、聚[3-(4-羧酸丁基)]噻吩、3-己基取代聚噻吩、聚3,4-乙烯二氧噻吩、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)中的一种或多种。在此情况下，因上述噻吩类电子给体材料中的s离子含有两对孤电子。其中的一对孤电子与两个双键共轭，可以形成富电子离域π键，使得电子不再仅限于在两个原子之间运动，而是在3个或3个以上原子之间运动，增强电子给体材料的给电子效应。此外，另外一对孤电子也可形成给电子共轭效应，故在界面钝化层所含有的材料为噻吩类电子给体材料时，界面钝化层具有更强的给电子效应，使得其与空穴阻挡层所形成的内建电场具有更强的界面电子内驱力，进一步加速电子的界面分离与传输。
11、作为一种可能的实现方式，上述电子受体材料包括3,3'-(1,3,8,10-四蒽酮并[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-2,9(1h,3h,8h,10h)-二基)双(n,n-二甲基丙烷-1-氧化胺)、聚[(9,9-二(3'-(n,n-二甲氨基)丙基)-2,7-芴)-2,7-(9,9-二辛基芴)]、[n,n'-(4-正丁基苯基)-n,n'-二苯基对苯二胺]-[9,9-二正辛基芴基-2,7-二基]共聚物、1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯中的一种或多种。在此情况下，上述几种有机材料制造形成的空穴阻挡层具有较高的电子亲和能和离子势，利于增大前文所述的由界面钝化层中的电子给体基元与空穴阻挡层中的电子受体基元所形成的内部电场，进而增大该内部电场向电子传输提供的内驱力，即进一步加速电子和空穴对的界面分离，使得更多的电子经由界面复合层传输至电子传输层内，提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
12、作为一种可能的实现方式，上述界面钝化层的厚度为1nm至5nm。此时，界面钝化层的厚度较小，可以缩短电子的传输路径，利于电子穿过界面钝化层，降低钙钛矿太阳能电池的串联电阻。
13、作为一种可能的实现方式，上述空穴阻挡层的厚度为1nm至3nm。此时，空穴阻挡层的厚度较小，可以缩短电子的传输路径，利于电子穿过界面钝化层，降低钙钛矿太阳能电池的串联电阻。
14、第二方面，本专利技术还提供了一种叠层太阳能电池，该叠层太阳能电池包括：底电池、以及位于底电池上的顶电池。顶电池为上述第一方面及其各种实现方式提供的钙钛矿太阳能电池。
15、本专利技术中第二方面及其各种实现方式的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。
16、第三方面，本专利技术还提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：钙钛矿吸收层，
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子给体材料具有羰基官能团和/或羧基官能团。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子给体材料为胺基类电子给体材料、噻吩类电子给体材料、氨酰基类电子给体材料中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述噻吩类电子给体材料包括聚苯并二噻吩-噻吩并噻吩、聚[3-(4-羧酸丁基)]噻吩、3-己基取代聚噻吩、聚3,4-乙烯二氧噻吩、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子受体材料包括3,3'-(1,3,8,10-四蒽酮并[2,1,9-DEF:6,5,10-D'E'F']二异喹啉-2,9(1H,3H,8H,10H)-二基)双(N,N-二甲基丙烷-1-氧化胺)、聚[(9,9-二(3'-(N,N-二甲氨基)丙基)-2,7-芴)-2,7-(9,9-二辛基芴)]、[N,N'-(4-正丁基苯基)-N,N'-二苯基对苯二
6.根据权利要求1～5任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述界面钝化层的厚度为1nm至5nm；和/或，
7.一种叠层太阳能电池，其特征在于，包括：底电池、以及位于所述底电池上的顶电池；所述顶电池为权利要求1～6任一项所述的钙钛矿太阳能电池。
8.一种钙钛矿太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池的制造方法，其特征在于，在所述基底上依次形成所述空穴传输层、所述钙钛矿吸收层、所述界面复合层和所述电子传输层的情况下，
10.根据权利要求8或9所述的钙钛矿太阳能电池的制造方法，其特征在于，在所述基底上依次形成所述空穴传输层、所述钙钛矿吸收层、所述界面复合层和所述电子传输层的情况下，形成所述界面钝化层包括：
11.根据权利要求10所述的钙钛矿太阳能电池的制造方法，其特征在于，将所述电子给体材料溶解于溶剂中，获得所述前驱体溶液包括：
12.一种叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括权利要求8～11任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制造方法。
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：钙钛矿吸收层，
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子给体材料具有羰基官能团和/或羧基官能团。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子给体材料为胺基类电子给体材料、噻吩类电子给体材料、氨酰基类电子给体材料中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述噻吩类电子给体材料包括聚苯并二噻吩-噻吩并噻吩、聚[3-(4-羧酸丁基)]噻吩、3-己基取代聚噻吩、聚3,4-乙烯二氧噻吩、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子受体材料包括3,3'-(1,3,8,10-四蒽酮并[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-2,9(1h,3h,8h,10h)-二基)双(n,n-二甲基丙烷-1-氧化胺)、聚[(9,9-二(3'-(n,n-二甲氨基)丙基)-2,7-芴)-2,7-(9,9-二辛基芴)]、[n,n'-(4-正丁基苯基)-n,n'-二苯基对苯二胺]-[9,9-二正辛基芴基-2,7-二基]共聚物、...
【专利技术属性】
技术研发人员：张富，顾小兵，何永才，董鑫，杨莹，李勃超，何博，徐希翔，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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