【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于绿色能源，具体涉及一种钙钛矿活性层、钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、生产工艺环保、可柔性制备以及成本低廉等优势，而且其认证的电转换效率已达到25.5％，可以与硅基太阳能电池相媲美，因此成为非常具有竞争力的新型光电转换器件，从而受到越来越多的关注。
2、目前，具有较高光电转换效率的钙钛矿太阳能电池主要以有机无机杂化钙钛矿作为光活性材料，该类材料在高氧、高湿环境中易发生降解，这是导致其光电转换效率快速衰减和稳定性较差的主要原因之一。究其原因，钙钛矿材料的降解与其晶体薄膜的质量密切相关。钙钛矿薄膜的主要采用湿法制备，该方法包括钙钛矿前驱体的涂膜和高温退火两步操作，涂膜过程利用低饱和蒸汽压的溶剂和加热退火。由于湿法制备的钙钛矿前驱体薄膜经过高温处理，快速结晶，且难以控制，使得钙钛矿薄膜内部存在晶界，晶体内部也会产生大量缺陷，这些晶界和缺陷会导致载流子的复合，从而降低器件的光电转化效率，还为钙钛矿中的离子迁移提供通道，导致器件出现迟滞现象。最终导致的钙钛矿薄膜产生很多缺陷。这些缺陷的存在不仅会影响器件的光电转换效率，还会导致器件性能的快速衰减。
3、通过控制结晶速率，提高钙钛矿层的成膜质量，减少晶界之间的孔隙率，钝化晶体内部的缺陷，是提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，和有效抑制效率衰减的可行方法之一。利用添加剂与钙钛矿前驱体形成相对稳定的络合物，是实践证明较为有效的控制其结晶速率的方法。可担任这一角色的添加剂主要有：路易斯酸、路易斯碱、铵盐、低维钙钛矿
技术实现思路
1、针对现有技术的问题，本专利技术的主要目的是通过不具挥发性的添加剂控制钙钛矿薄膜的结晶速率，提出了一种嘌呤类化合物掺杂钙钛矿前驱体，提高钙钛矿薄膜的质量，并提高含有该钙钛矿活性层的太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
2、本专利技术的目的之一在于提供一种钙钛矿活性层，包括钙钛矿和添加剂，所述的添加剂为嘌呤或其衍生物。
3、上述钙钛矿活性层中：
4、所述的钙钛矿可选用现有技术已有的钙钛矿材料，具体地，所述的钙钛矿具有abx3结构的半导体化合物，其中，a为一价有机阳离子或者一价金属阳离子，优选选自ch3nh3+(甲胺基)、ch3ch2nh3+(乙胺基)、ch(nh2)2+(甲脒基)、c(nh2)3+(胍基)、li+、na+、k+、rb+、ag+、cu+、cs+中的至少一种；b为二价金属阳离子，优选选自ge2+、sn2+、pb2+、be2+、mg2+、ca2+、sr2+、ba2+、cu2+、fe2+、mn2+、zn2+、co2+、ni2+中的至少一种；x为卤素阴离子，优选选自cl-、br-、i-中的至少一种；所述钙钛矿的禁带宽度大于等于1.0ev，且小于等于2.0ev；
5、所述的嘌呤或其衍生物选自嘌呤、腺嘌呤、鸟嘌呤、黄嘌呤、次黄嘌呤、茶碱、可可碱、尿酸、异鸟嘌呤中的至少一种；
6、以质量百分数来计，所述添加剂在钙钛矿活性层中的含量为0.01～10％，优选为0.05～5％。
7、所述钙钛矿活性层的厚度不低于50nm，优选为100～600nm，更优选为400～500nm。
8、本专利技术的目的之二在于提供一种上述钙钛矿活性层的制备方法，包括将所述添加剂以任意的方式、或以任意的状态加入到钙钛矿材料中，所述的钙钛矿可以采用溶液结晶法、气相结晶法、固体-气相结晶法、固体-液相结晶法以及固体结晶法中的任意一种方法制备得到。具体地，所述钙钛矿活性层的制备方法包括：将碘化铅和嘌呤或其衍生物溶于n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜混合溶剂中，得到前驱体溶液1；将卤化胺溶解在有机溶剂s1中，得到前驱体溶液2，采用两步法将前驱体溶液1和前驱体溶液2先后依次旋涂在基板上，退火处理后即得所述的钙钛矿活性层。
9、上述制备方法中：
10、以体积百分比来计，所述的二甲基亚砜占n,n-二甲基甲酰胺体积的1～50％，优选为5～20％；
11、所述前驱体溶液1中，碘化铅的浓度为200～922mg/ml，优选为400～700mg/ml；
12、所述前驱体溶液1中，嘌呤或其衍生物的浓度为0.001～10mg/ml，优选为0.1～2mg/ml；
13、所述的卤化胺包括碘甲脒、氯甲胺和溴甲胺；优选地，所述前驱体溶液2中，所述碘甲脒的浓度为10～200mg/ml，所述氯甲胺的浓度为1～20mg/ml，所述溴甲胺的浓度为1～20mg/ml；更优选地，所述前驱体溶液2中，所述碘甲脒的浓度为50～100mg/ml，所述氯甲胺的浓度为5～10mg/ml，所述溴甲胺的浓度为5～10mg/ml；
14、所述前驱体溶液2中的有机溶剂s1选自异丙醇、氯苯中的至少一种；
15、所述退火处理可以采用本领域常用的退火工艺，优选地，所述退火处理的温度为50～300℃，优选为100～160℃。
16、本专利技术的目的之三在于提供一种钙钛矿太阳能电池，包括阴极基底、电子传输层、上述钙钛矿活性层或由上述制备方法得到的钙钛矿活性层、空穴传输层、阳极界面层和阳极电极。
17、上述钙钛矿太阳能电池中：
18、所述的阴极基底为ito玻璃；
19、所述的电子传输层可以选用现有技术钙钛矿太阳能电池中已有的各种电子传输层，具体地，所述的电子传输层选自二氧化钛、氧化锌、硫化镉、二氧化锡、三氧化二铟、氧化钨、氧化铈、c60、c70、富勒烯中的至少一种，优选选自二氧化钛、氧化锌、二氧化锡中的至少一种；所述电子传输层的厚度为5～300nm，优选为5～50nm；
20、所述的空穴传输层可以选用现有技术钙钛矿太阳能电池中已有的空穴传输层，具体地，所述的空穴传输层选自氧化镍、氧化钒、氧化钼、硫化铜、硫氰酸亚铜、氧化铜、氧化亚铜、氧化钴、cugao2、cucro2、ptaa、pedot、spiro-ometad、酞菁、卟啉类衍生物中的至少一种，优选选自ptaa、pedot、氧化钼、spiro-ometad中的至少一种；所述空穴传输层的厚度为5～400nm，优选为100～300nm；
21、所述的阳极界面层为moo3致密层；
22、所述阳极界面层的厚度为优选为
23、所述的阳极材料选自金属材料、碳材料中的至少一种，优选选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钙钛矿活性层，包括钙钛矿和添加剂，所述的添加剂为嘌呤或其衍生物。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿活性层，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的钙钛矿活性层，其特征在于，
4.一种权利要求1～3任一项所述钙钛矿活性层的制备方法，包括将碘化铅和嘌呤或其衍生物溶于N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜混合溶剂中，得到前驱体溶液1；将卤化胺溶解在有机溶剂S1中，得到前驱体溶液2；将前驱体溶液1和前驱体溶液2先后依次旋涂在基板上，退火处理后即得所述的钙钛矿活性层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
7.一种钙钛矿太阳能电池，包括阴极基底、电子传输层、权利要求1～3任一项所述钙钛矿活性层或由权利要求4～6任一项所述制备方法得到的钙钛矿活性层、空穴传输层、阳极界面层和阳极电极。
8.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，
9.一种权利要求7或8所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：清洗阴极基底表面、旋涂电子传输层、旋涂钙钛矿
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法具体包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿活性层，包括钙钛矿和添加剂，所述的添加剂为嘌呤或其衍生物。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿活性层，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的钙钛矿活性层，其特征在于，
4.一种权利要求1～3任一项所述钙钛矿活性层的制备方法，包括将碘化铅和嘌呤或其衍生物溶于n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜混合溶剂中，得到前驱体溶液1；将卤化胺溶解在有机溶剂s1中，得到前驱体溶液2；将前驱体溶液1和前驱体溶液2先后依次旋涂在基板上，退火处理后即得所述的钙钛矿活性层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋波，姜至轩，计文希，周祎，王蔼廉，张龙贵，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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