【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏器件，尤其涉及一种原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池(pscs)器件结构主要包括光阳极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属阴极等，其中，钙钛矿吸光层为关键的光生载流子形成层。钙钛矿材料因其吸光系数高、载流子寿命长以及制备工艺简单而备受关注。相比于传统硅基太阳能电池，钙钛矿太阳能电池在光电转换效率、制备成本及加工工艺上的优势使其成为了新一代最有潜力的光伏技术。
2、在整个pscs的制备工艺中钙钛矿层的制备最为关键，它直接影响了整个器件的光电转换效率。目前制备钙钛矿层常用的方法为一步反溶剂法，即通过向含有钙钛矿前驱体的基底上旋涂不良溶剂(如氯苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚等)，起到去除钙钛矿前驱体溶剂(如n,n’-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等)同时促进钙钛矿薄膜的结晶的作用。目前，单结pscs的光电转换效率已突破26％，而其在光照、高温及高湿度条件下较差的稳定性严重影响了其商业化的应用。传统钙钛矿层薄膜在一步反溶剂法制备过程中通常会产生较多的缺陷，晶粒尺寸难以控制，同时其表面十分容易出现金属卤化物组分聚集的情况，不利于光生载流子的传输和提取。为解决这些问题，普遍采用的方法为配制烷基铵盐和芳香铵盐等为主的异丙醇溶液作为界面修饰剂旋涂在钙钛矿层表面，然后经过进一步的退火操作(100℃左右)形成一层很薄的界面修饰层来钝化钙钛矿表面缺陷，抑制界面处的非辐射复合，同时部分界面修饰剂也能起到分散表面金属卤化物组分的作用。该种界面修饰层还能够有效调控钙钛矿表面的电势，促进钙
3、但是这种非原位的方法由于和钙钛矿的结晶过程是互相独立的，所以它并没有从本质上改善钙钛矿晶体本征的生长情况，同时钙钛矿薄膜内部晶界处的缺陷依然难以被有效钝化。另一方面，常用的铵盐类界面修饰剂的电导率也都普遍较低，会在一定程度上限制电池器件性能的进一步提升。铵盐类界面修饰剂与钙钛矿间形成的主客体效应稳定性较差，加之盐类材料本征的疏水性不足的问题使其十分容易受到外界环境的影响，器件中的缺陷钝化效果难以长期稳定持续等问题都是限制其进一步应用的主要原因。在钙钛矿太阳能电池器件的制备工艺上，界面修饰层的引入会使得工艺变得更加复杂，且材料成本以及器件的加工成本也会随之上升，这明显不利于钙钛矿太阳能电池的商业化。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，通过原位反溶剂注入自组装共轭分子可以有效钝化钙钛矿表面及晶界处的缺陷，抑制非辐射复合，同时辅助钙钛矿生长为尺寸更大更均匀的晶粒。自组装共轭分子还会大量存留于钙钛矿表面，使其表面发生重构，促进钙钛矿/空穴传输层界面处的载流子传输。最终钙钛矿太阳能电池器件的效率得到显著提升。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，包括：
3、制备基底；
4、准备钙钛矿前驱液；
5、制备含自组装共轭小分子材料的反溶剂；
6、将所述钙钛矿前驱液和所述含自组装共轭小分子材料的反溶剂依次滴在所述基底上，制备钙钛矿层；
7、对所述钙钛矿层进行退火；
8、制备空穴传输层前驱液；
9、将所述空穴传输层前驱液旋涂在钙钛矿层表面，制备空穴传输层；
10、对所述空穴传输层制备金属电极。
11、可选的，制备基底的方法为：
12、通过喷雾热裂解法在400～500℃下将致密二氧化钛层喷涂于fto导电玻璃上，接着再通过500℃高温煅烧30min制备介孔二氧化钛层作为基底。
13、可选的，准备钙钛矿前驱液的方法为：
14、将1.5～1.7mol/l碘化铅、0.05～0.10mol/l碘化铯、0.10～0.20mol/l甲胺氢溴酸盐和1.20～1.40mol/l甲脒氢碘酸盐加入800微升n，n’-二甲基甲酰胺和200微升二甲基亚砜的混合溶剂中在惰性气体氛围下75℃加热搅拌15min至溶解备用。
15、可选的，制备含自组装共轭小分子材料的反溶剂的方法为：
16、将自组装共轭小分子材料在氯苯中搅拌溶解制备得0.1～2.0mol/l的溶液，其中自组装共轭小分子材料分别为c51-xh72-2x-1o9、c52-xh76-2x-1o8、c53-xh80-2x-1o7，x取值范围为0～10。
17、可选的，将所述钙钛矿前驱液和所述含自组装共轭小分子材料的反溶剂依次滴在所述基底上，制备钙钛矿层的方法为：
18、将钙钛矿前驱液滴在准备好的基底上，在5000～6000r.p.m.下旋涂至22～26s时快速滴下50～150微升含自组装共轭小分子材料的反溶剂。
19、可选的，对所述钙钛矿层进行退火的方法为：
20、将涂有钙钛矿层的基底快速转移至100℃的热台上退火60分钟。
21、可选的，制备空穴传输层前驱液的方法为：
22、将70～80mg的2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴溶解于1ml的氯苯中震荡溶解作，随后向其中掺杂15～20微升双三氟甲磺酰亚胺锂的乙腈溶液520mg/ml和25～30微升的4-叔丁基吡啶备用。
23、可选的，将所述空穴传输层前驱液旋涂在钙钛矿层表面，制备空穴传输层的方法为：将所述空穴传输层前驱液以4000r.m.p.动态旋涂于钙钛矿表面，匀胶时间为20s。
24、可选的，对所述空穴传输层制备金属电极的方法为：通过真空蒸镀法在空穴传输层上制备100nm的金电极。
25、本专利技术技术效果：本专利技术为原位注入自组装共轭小分子，能够从本征角度优化钙钛矿的结晶过程，促进钙钛矿晶粒的生长，减少薄膜中的晶界，从根本上降低载流子非辐射复合发生的几率；通过原位注入的自组装共轭分子会存留在钙钛矿的表面和晶界处，能够更全面地钝化钙钛矿薄膜体相和表面的缺陷；能够原位分散表面聚集的卤化铅组分并保留这些多余卤化铅抑制钙钛矿中卤素空位缺陷的能力，另一方面也能够有效防止组分的分解，提高钙钛矿薄膜的稳定性。
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1.一种原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，包括：制备基底；
2.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，制备基底的方法为：
3.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，准备钙钛矿前驱液的方法为：
4.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，制备含自组装共轭小分子材料的反溶剂的方法为：
5.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，将所述钙钛矿前驱液和所述含自组装共轭小分子材料的反溶剂依次滴在所述基底上，制备钙钛矿层的方法为：
6.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，对所述钙钛矿层进行退火的方法为：
7.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，制备空穴传输层前驱液的方法为：
8.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，将所述空
9.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，对所述空穴传输层制备金属电极的方法为：通过真空蒸镀法在空穴传输层上制备100nm的金电极。
...【技术特征摘要】
1.一种原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，包括：制备基底；
2.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，制备基底的方法为：
3.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，准备钙钛矿前驱液的方法为：
4.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，制备含自组装共轭小分子材料的反溶剂的方法为：
5.如权利要求1所述的原位注入自组装分子制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，将所述钙钛矿前驱液和所述含自组装共轭小分子材料的反溶剂依次滴在所述基底上，制备钙钛矿层的方法为：
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