【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于薄膜太阳能电池领域，具体涉及一种掺杂型钙钛矿活性层及其制备方法、以及在钙钛矿太阳能电池中的应用，提升钙钛矿太阳能电池光电转换效率及稳定性。
技术介绍
1、钙钛矿材料由于其具有高吸收系数、高载流子迁移率、长扩散距离、缺陷容忍度高以及带隙可调等优点，已成为下一代光伏技术中最具前景的光电活性层之一。自2009年miyasaka等人首次将钙钛矿材料用于染料敏化太阳能电池后。十余年时间，钙钛矿太阳能电池的效率从3.8％提升至超过25％。然而，目前最高的效率仍低于肖克利-奎瑟极限预测的值，这主要与电流提取效率和非辐射复合损失有关。非辐射复合损失会减少准费米能级的分裂，从而降低器件的开路电压。光生电子和空穴的缺陷辅助复合主导了器件中的非辐射复合损失。钙钛矿由于其离子化合物的性质，可具有配位不足的pb2+阳离子、i-/br-阴离子、有机阳离子(ma+/fa+)和卤化物空位相关的各种缺陷状态，这些缺陷在晶界和钙钛矿界面处积累，引起电荷俘获、非辐射复合、离子迁移，这极大地损害了钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。缺陷的形成与制备工艺高度相关，可溶液制备是钙钛矿薄膜的优势，然而退火过程中难以控制的快速结晶过程也很容易带来空隙与缺陷。大多数情况下，多种类型的缺陷可以同时存在于钙钛矿薄膜中。因此，选择适当的钝化方法对于修复钙钛矿中可能存在的缺陷非常重要。
2、在钙钛矿中掺杂微量的添加剂，在不改变主要组分的基础上提高钙钛矿的晶体质量、钝化其中的缺陷，是一种调节其半导体基本特性的有效方法。为此人们致力于开发各种分子为电子给体或电子受体，
技术实现思路
1、本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，操作工艺简单，成本低，重复性高。本专利技术提供一种卤化试剂和双胍类化合物共掺的钙钛矿活性层，通过添加剂钝化钙钛矿薄膜中的缺陷，提高钙钛矿薄膜的质量，减少缺陷复合，提升相应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掺杂型钙钛矿活性层，包括钙钛矿和添加剂，所述的添加剂为卤化试剂和双胍类化合物。
3、根据本专利技术的实施方式，所述掺杂型钙钛矿活性层中：
4、所述的钙钛矿为具有abx3结构的半导体化合物，其中，a选自一价有机阳离子或者一价无机阳离子中的至少一种，优选自ch3nh3+(甲胺基)、ch3ch2nh3+(乙胺基)、ch(nh2)2+(甲脒基)、c(nh2)3+(胍基)中的至少一种，或者na+、k+、rb+、cs+中的至少一种；b为二价金属阳离子，优选自ge2+、sn2+、pb2+中的至少一种，更优选为pb2+；x为卤素离子，优选自cl-、br-、i-中的至少一种；
5、所述钙钛矿的禁带宽度大于等于1.0ev，且小于等于2.0ev；
6、所述的卤化试剂选自三甲基碘硅烷、三甲基溴硅烷、三甲基氯硅烷、2,3,4,5,6-五氟碘苯、n-碘代琥珀酰亚胺、n-溴代琥珀酰亚胺、n-氯代琥珀酰亚胺、苯甲酰氯、苯甲酰溴、苯甲酰碘、草酰氯、亚硫酰氯、亚硫酰溴中的至少一种，优选自三甲基碘硅烷、三甲基溴硅烷、三甲基氯硅烷中的至少一种；所述的双胍类化合物选自盐酸二甲双胍、苯乙双胍、氯胍、盐酸丁二胍、聚氨基丙基双胍中的至少一种，优选自1,1-二甲基双胍盐酸盐、苯乙双胍中的至少一种。
7、根据本专利技术的实施方式，以质量百分含量来计，所述添加剂为钙钛矿活性层质量的0～10％，但不为0；优选地，以质量百分含量来计，所述添加剂为钙钛矿活性层质量的0.01～2％；所述卤化试剂和双胍类化合物的质量比为1：(0.01～10)，优选为1：(0.1～2)。
8、本专利技术的目的之二在于提供一种上述掺杂型钙钛矿活性层的制备方法。所述钙钛矿活性层的制备方法包括溶液结晶法、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。优选地，所述的制备方法包括将所述的添加剂加入到制备钙钛矿活性层材料的溶液中，经过旋涂、退火，得到所述的掺杂型钙钛矿活性层。
9、根据本专利技术的实施方式，所述的制备方法具体包括以下步骤：
10、步骤1)将铅源、添加剂溶解在有机溶剂s1中，得到钙钛矿前驱体溶液1；
11、步骤2)将有机盐溶解在有机溶剂s2中，得到钙钛矿前驱体溶液2；
12、步骤3)将钙钛矿前驱体溶液1和钙钛矿前驱体溶液2进行旋涂；
13、步骤4)退火处理，得到所述的掺杂型钙钛矿活性层。
14、具体地，所述掺杂型钙钛矿活性层的制备方法中：
15、所述的铅源选自无机铅盐、有机铅盐中的至少一种，优选自pbi2、pbcl2、pbbr2、pb(ch3coo)2、pb(hcoo)2中的至少一种；
16、所述的有机盐选自有机铯盐、有机胺盐中的至少一种，优选自醋酸铯、甲酸铯、氯甲脒(facl)、溴甲脒(fabr)、碘甲脒(fai)、碘甲胺(mai)、溴甲胺(mabr)、氯甲胺(macl)、甲酸甲脒(fahcoo)、乙酸甲脒(mahcoo)、乙酸甲胺(fach3coo)、甲酸甲胺(mach3coo)中的至少一种；
17、所述的有机溶剂s1选自甲基吡咯烷酮、1,8-辛二硫醇、1,8-二碘辛烷、1-氯萘、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯中的至少一种，优选为n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶剂；所述n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶剂中，n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的用量比没有特别限定，可现有技术中常用比例混合即可，例如，n,n-二甲基甲酰胺体积为混合溶剂总体积75～100vol％；
18、所述的有机溶剂s2为异丙醇；
19、所述钙钛矿前驱体溶液1中，所述铅源的浓度为0.3～2mol/l，优选为0.9～1.5mol/l；
20、所述钙钛矿前驱体溶液2中，所述有机盐的浓度为0.1～2mol/l，优选为0.2～0.5mol/l；
21、所述步骤3)中的旋涂采用一步法或两步法；其中，一步法为将钙钛矿前驱体溶液1和钙钛矿前驱体溶液2混合后一步旋涂得到，两步法为先后依次旋涂钙钛矿前驱体溶液1和钙钛矿前驱体溶液2，也可以先旋涂钙钛矿前驱体溶液1，再加入钙钛矿前驱体溶液2一起旋涂，具体采用旋涂的方式可以根据实际需求来选择；
22、所述步骤4)中退火处理的条件为：退火处理温度为20～150℃，退火处理时间为1～120min，优选地，退火处理温度为70～110℃，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种掺杂型钙钛矿活性层，包括钙钛矿和添加剂，所述的添加剂为卤化试剂和双胍类化合物。
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任一项所述掺杂型钙钛矿活性层的制备方法，包括将所述的添加剂加入到制备钙钛矿活性层材料的溶液中，经过旋涂、退火，得到所述的掺杂型钙钛矿活性层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法具体包括以下步骤：
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，依次包括：基底电极、空穴传输层、权利要求1～3任一项所述的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、电子传输层、任选的缓冲层、顶电极。
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：清洗基底表面、旋涂空穴传输层、旋涂钙钛矿活性层、蒸镀电子传输层、任选地蒸镀缓冲层、蒸镀顶电极。
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11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中：
12.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】
1.一种掺杂型钙钛矿活性层，包括钙钛矿和添加剂，所述的添加剂为卤化试剂和双胍类化合物。
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任一项所述掺杂型钙钛矿活性层的制备方法，包括将所述的添加剂加入到制备钙钛矿活性层材料的溶液中，经过旋涂、退火，得到所述的掺杂型钙钛矿活性层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法具体包括以下步骤：
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，依次包括：基底电极、空穴传...
【专利技术属性】
技术研发人员：计文希，黄喆智，张韬毅，宋波，李一枫，任敏巧，周祎，陈婧，张立波，
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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