本发明专利技术公开了一种锡基钙钛矿光伏器件及其制备方法，锡基钙钛矿光伏器件包括阳极衬底，依次设置在所述阳极衬底一侧的空穴传输层、钙钛矿吸光层、界面修饰层、电子传输层、空穴阻挡层、阴极电极；所述界面修饰层的材料为3‑氨甲基苯并噻吩。本发明专利技术采用3‑氨甲基苯并噻吩作为界面修饰层材料，降低了钙钛矿吸光层与电子传输层界面处的缺陷态密度，提高了界面处的电荷转移，锡基钙钛矿光伏器件的光电转换性能与稳定性得到显著改善，能够获得高达14.18％的器件效率，且制备方法简单便捷，重复性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钙钛矿光伏器件，具体涉及一种锡基钙钛矿光伏器件及其制备方法。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池(pscs)近年来发展迅速，其最高光电转换效率已达到26.1％。与市场上主流的硅太阳能电池相比，由于其低成本、大面积、溶液制备和灵活的优点，pscs未来有望取代其主导地位。钙钛矿的优势还包括双极性载流子传输、直接和可调带隙以及长载流子寿命。因此，pscs未来有望大力推进绿色转型升级新能源。然而，要实现pscs的大规模市场应用，不可避免地要考虑器件中重金属铅的毒性。这一问题一直是阻碍其进一步进入市场的重要原因。锡、银、铋等低毒材料代替铅作为钙钛矿中的b位点被认为是最有前景的技术。到目前为止，在保持高效率的同时替代这些化合物中的有毒铅的尝试仅取得了部分成功，因为pce仍然明显落后于铅基钙钛矿太阳能电池。锡基钙钛矿太阳能电池目前正在成为其有毒铅基类似物的真正替代品，并且是各种无铅钙钛矿中最有前途的材料。最近，锡基钙钛矿电池的认证效率已经达到了14.6％(jiang x,li h,zhou q,et al.one-stepsynthesis of sni2·(dmso)x adducts for high-performance tin perovskite solarcells[j].journal of the american chemical society,2021,143(29):10970-10976.)，而其开路电压也达到了0.91v，这主要源于电子传输层的优化以及低维相的引入(构建二维/三维钙钛矿结构)。
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p>2、目前，由于界面处的高缺陷密度，锡基钙钛矿器件的短路电流与理论值仍然存在较大差距，这也是亟需解决的问题。研究表明，通过界面修饰的方法可以降低钙钛矿吸光层与载流子传输层之间的能级差，有效促进电荷在界面处的传输，同时降低钙钛矿薄膜缺陷态密度，有利于提高器件光电转换性能与稳定性。因此，通过在钙钛矿太阳能电池中引入合适的界面修饰层对于提高钙钛矿太阳能电池的性能以及稳定性具有重要意义。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的首要目的是提供一种锡基钙钛矿光伏器件，在锡基钙钛矿光伏器件中引入3-氨甲基苯并噻吩界面修饰层，提高了锡基钙钛矿光伏器件的性能以及稳定性。
2、本专利技术的进一步目的是提供一种锡基钙钛矿光伏器件的制备方法。
3、本专利技术通过以下技术方案实现：
4、一种锡基钙钛矿光伏器件，包括阳极衬底，依次设置在所述阳极衬底一侧的空穴传输层、钙钛矿吸光层、界面修饰层、电子传输层、空穴阻挡层和阴极电极，所述界面修饰层的材料为3-氨甲基苯并噻吩(3-aminomethylbenzo[b]thiophene,3-ambth)。
5、本专利技术提供的锡基钙钛矿光伏器件中的3-氨甲基苯并噻吩界面修饰层，与钙钛矿薄膜表面的fai反应，从而将其锚定在钙钛矿薄膜表面，降低界面处的缺陷态密度；3-氨甲基苯并噻吩另一端的苯环与电子传输层(icba)两端的苯环产生π-π堆积作用，从而促进界面处更强的电荷转移，锡基钙钛矿器件的电流得到明显提升，器件的整体性能得到显著改善。本专利技术提供的锡基钙钛矿光伏器件能够获得高达14.18％的器件效率，这是锡基钙钛矿太阳能电池领域世界一流的器件效率。
6、一种上述锡基钙钛矿光伏器件的制备方法，包括以下步骤：
7、s1.在阳极衬底上制备空穴传输层；
8、s2.在s1所述的空穴传输层上制备钙钛矿吸光层；
9、s3.在s2所述的钙钛矿吸光层上制备界面修饰层，所述界面修饰层的材料为3-氨甲基苯并噻吩；
10、s4.在s3所述的界面修饰层上制备电子传输层；
11、s5.在s4所述的电子传输层上依次制备空穴阻挡层、阴极电极，得到所述锡基钙钛矿光伏器件。
12、本专利技术制备方法简单便捷，重复性好，制备得到了性能高效且稳定的倒置器件结构的锡基钙钛矿光伏器件。
13、进一步地，步骤s1中，所述阳极衬底包括氧化铟锡(ito)阳极衬底，所述空穴传输层包括聚3,4-乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐(pedot:pss)。
14、在具体实施方式中，清洗ito阳极衬底，将清洗干净的ito阳极衬底烘干，进行紫外处理后，将pedot:pss空穴传输层旋涂在ito阳极衬底上。
15、进一步地，所述旋涂方法为：先500～600rpm旋涂10～20s，再4500～5000rpm旋涂40～50s，退火处理的温度为130～150℃，退火处理的时间为15～20min。
16、进一步地，步骤s2中，所述钙钛矿吸光层的制备包括以下步骤：甲脒氢碘酸盐(fai)、对氟苯乙基溴化铵(pf-peabr)、碘化亚锡(sni2)、氟化亚锡(snf2)在有机溶剂中反应，得到钙钛矿前驱体(fasni3)溶液；将所述钙钛矿前驱体溶液涂覆在所述空穴传输层上。
17、其中，pf-peabr为钙钛矿的添加剂，主要作用为诱导钙钛矿高取向生长，有利于提高锡基钙钛矿光伏器件的光电转换效率。
18、进一步地，步骤s2中，将钙钛矿前驱体溶液旋涂在空穴传输层上，退火处理后得到所述钙钛矿吸光层。
19、进一步地，所述溶剂为二甲基甲酰胺(dmf)和/或二甲基亚砜(dmso)，dmf和dmso作为混合溶剂使用时，dmf和dmso的体积比为4:1。
20、进一步地，所述fai、pf-peabr、sni2与snf2的摩尔比为0.8:0.1:0.8:0.1。
21、进一步地，所述旋涂的转速为5000～5500rpm，在旋涂开始后第25～30s加入反溶剂，继续旋涂25～30s后在90～110℃下退火处理10～15min。
22、进一步地，所述反溶剂包括氯苯。
23、进一步地，步骤s3中，所述界面修饰层的制备包括以下步骤：将3-氨甲基苯并噻吩溶液涂覆在所述钙钛矿吸光层上，所述3-氨甲基苯并噻吩溶液的浓度为0.5～1μl/ml。
24、浓度过低时，界面修饰不充分，形成的界面π-π通道较少，器件效果较差；浓度过高时，由于3-ambth能够轻微溶解钙钛矿上界面，导致薄膜质量差，从而效率降低。
25、在具体实施方式中，用甲苯稀释3-氨甲基苯并噻吩，搅拌1～2h后得到3-氨甲基苯并噻吩溶液。
26、进一步地，步骤s3中，所述界面修饰层的制备包括以下步骤：将3-氨甲基苯并噻吩溶液旋涂在钙钛矿吸光层上，退火处理后得到所述界面修饰层。
27、进一步地，所述旋涂的转速为4000～5000rpm，旋涂的时间为20～40s，退火处理的温度为80～100℃，退火处理的时间为5～8min。
28、进一步地，步骤s4中，采用旋涂法制备电子传输层，旋涂的转速为2000～3000rpm，旋涂的时间为40～50s。
29、进一步地，所述电子传输层包括富勒烯衍生物(icba)。
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【技术保护点】
1.一种锡基钙钛矿光伏器件，包括阳极衬底，依次设置在所述阳极衬底一侧的空穴传输层、钙钛矿吸光层、界面修饰层、电子传输层、空穴阻挡层和阴极电极，其特征在于，所述界面修饰层的材料为3-氨甲基苯并噻吩。
2.一种权利要求1所述的锡基钙钛矿光伏器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述钙钛矿吸光层的制备包括以下步骤：甲脒氢碘酸盐、对氟苯乙基溴化铵、碘化亚锡、氟化亚锡在有机溶剂中反应，得到钙钛矿前驱体溶液；将所述钙钛矿前驱体溶液涂覆在所述空穴传输层上。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将钙钛矿前驱体溶液旋涂在空穴传输层上，退火处理后得到所述钙钛矿吸光层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述旋涂的转速为5000～5500rpm，在旋涂开始后第25～30s加入反溶剂，继续旋涂25～30s后在90～110℃下退火处理10～15min。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述界面修饰层的制备包括以下步骤：将3-氨甲基苯并噻吩溶液涂覆在所述钙钛矿吸光层上，所述3-氨甲基苯并噻吩溶液的浓度为0.5～1μL/mL。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，将3-氨甲基苯并噻吩溶液旋涂在钙钛矿吸光层上，退火处理后得到所述界面修饰层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述旋涂的转速为4000～5000rpm，旋涂的时间为20～40s，退火处理的温度为80～100℃。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，采用旋涂法制备电子传输层，旋涂的转速为2000～3000rpm，旋涂的时间为40～50s。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述电子传输层为ICBA。
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【技术特征摘要】
1.一种锡基钙钛矿光伏器件，包括阳极衬底，依次设置在所述阳极衬底一侧的空穴传输层、钙钛矿吸光层、界面修饰层、电子传输层、空穴阻挡层和阴极电极，其特征在于，所述界面修饰层的材料为3-氨甲基苯并噻吩。
2.一种权利要求1所述的锡基钙钛矿光伏器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述钙钛矿吸光层的制备包括以下步骤：甲脒氢碘酸盐、对氟苯乙基溴化铵、碘化亚锡、氟化亚锡在有机溶剂中反应，得到钙钛矿前驱体溶液；将所述钙钛矿前驱体溶液涂覆在所述空穴传输层上。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，将钙钛矿前驱体溶液旋涂在空穴传输层上，退火处理后得到所述钙钛矿吸光层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述旋涂的转速为5000～5500rpm，在旋涂开始后第25～30s加入反溶剂，继续旋涂2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王照奎，娄艳辉，胡凡，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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