【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池领域，具体地说是一种基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、钙钛矿材料由于其材料特性优异受到研究人员的广泛关注，特别是在太阳能电池方向上，其肖克利-奎伊瑟极限可达31％，超过了硅基太阳能电池。对于窄带隙钙钛矿太阳能电池而言，在短短十几年间，其光电转换效率就已达到了26.1％。宽带隙钙钛矿(1.65ev～1.8ev)太阳能电池由于可以与窄带隙底部电池(如硅基太阳能电池、有机太阳能电池、锡铅混合钙钛矿太阳能电池等)相结合，用作串联太阳能电池的顶部电池，这样可以拓宽吸收波长，增加太阳能的利用率，进而突破单结太阳能电池的理论极限。由于底部电池在长波长范围内具有很强的光子吸收能力，因此有利于获得较大的光电流，但通常光电压较低。对于串联电池来说，通过宽带隙钙钛矿顶部电池实现尽可能大的电压输出至关重要。然而，与窄带隙光伏器件相比，宽带隙钙钛矿太阳能电池存在严重的开路电压(voc)损失。将宽带隙钙钛矿太阳能电池的voc损失降至最低应是高效串联太阳能电池领域所急需解决的重要问题。一般来说，空穴传输层和钙钛矿界面处的高缺陷密度和不匹配的能级对齐会导致极低的voc。因此，对埋底界面进行修饰成为了一种普遍的方法，自组装单分子层受到了广泛的应用，李等人(li l,wang y,wang x,et al.flexible all-perovskite tandem solar cellsapproaching 25％efficiency with molecule-bridged hole-selective
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决现有宽带隙钙钛矿太阳能电池开路电压较低的问题。
2、本专利技术是这样实现的：
3、一种基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其结构自下而上依次包括基底、底电极层、空穴传输层、双分子层、钙钛矿层、界面修饰层、电子传输层、缓冲层以及顶电极层；所述双分子层是通过将旋涂、退火、清洗的工艺操作两次而形成。
4、优选的，所述双分子层的材料为[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸和[2-(3,6-二苯基-9h-咔唑-9-基)乙基]中的至少一种。更优选的的，所述双分子层的材料为[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸。
5、优选的，所述的钙钛矿太阳能电池为p-i-n型钙钛矿电池。
6、优选的，所述的钙钛矿太阳能电池为宽带隙钙钛矿太阳能电池。
7、优选的，所述的钙钛矿太阳能电池的带隙为1.65～1.8ev。
8、优选的，所述基底为导电玻璃、柔性pet基底、柔性pen基底、si电池、窄带隙钙钛矿太阳能电池或薄膜电池。
9、优选的，所述空穴传输层材料为niox、ptaa、spiro-ometad、富勒烯衍生物以及氮氧化物中的一种或几种。
10、优选的，所述钙钛矿层的材料为abx3型的钙钛矿材料；其中，a为碱金属离子以及有机离子中的一种或几种，碱金属离子为cs离子或rb离子，有机离子一般为甲胺与甲脒；b为pb离子和/或sn离子；x为卤素中的一种或几种。
11、优选的，所述界面修饰层为苯乙基碘化铵、苯乙基溴化铵以及苯乙基氯化铵中的一种或几种。
12、优选的，所述电子传输层材料为c60、sno2、tio2、pcbm以及氧化锌锡中的一种或几种。
13、优选的，所述顶电极层为金属电极或碳材料电极；所述金属电极材料包括金、银、铝以及铜中的一种或几种；所述碳材料电极包括石墨以及碳纳米管中的一种或两种。
14、优选的，所述底电极层为金属以及氧化物电极；具体是：底电极层可以为ito、fto、azo、izo透明电极、石墨烯-氧化物电极、氧化物-金属-氧化物多层复合透明电极中的一种或几种；所述的石墨烯-氧化物电极以及氧化物-金属-氧化物多层复合透明电极中的氧化物包括铋、钼、锡、钛、锌等氧化物中的一种或几种；而金属包括金、银、铜以及铝中的一种或几种。
15、上述基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
16、(1)在基底上沉积底电极层；
17、(2)采用旋涂工艺在底电极层上制备空穴传输层；
18、(3)将[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸和[2-(3,6-二苯基-9h-咔唑-9-基)乙基]中的至少一种用有机溶剂进行溶解得到设定浓度的溶液，将溶液旋涂在空穴传输层上，旋涂转速为3000～6000rpm；之后在热台上退火，退火温度为90～120℃，时间为5～15min；然后用有机溶剂冲洗，得到单分子层；
19、重复上述步骤，得到双分子层；
20、(4)在双分子层上制备钙钛矿层；
21、(5)在钙钛矿层上制备界面修饰层；
22、(6)在界面修饰层上制备电子传输层；
23、(7)在电子传输层上制备缓冲层；
24、(8)在缓冲层上制备顶电极层。
25、优选的，步骤(3)中溶液的设定浓度为1～3mg/ml。
26、本专利技术提供了一种钙钛矿太阳能电池，其结构由下至上依次包括基底、底电极层、空穴传输层、双分子层、钙钛矿层、界面修饰层、电子传输层、缓冲层和顶电极层。优选的，所述的双分子层材料为[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸。本专利技术通过构建双分子层为钙钛矿结晶提供成核位点，调控钙钛矿的结晶动力学，使得钙钛矿薄膜自下而上均匀结晶，从而减少了开路电压损失。其中膦酸基团可以与钙钛矿中的pb2+以及卤素相互作用，加快了结晶速率，使得富br相与富i相同步结晶，进而形成均一的相，使得上下表面之间的能级差异变小，有利于电荷传输，最终制备了高开路电压的器件。
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1.一种基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，其结构自下而上依次包括基底、底电极层、空穴传输层、双分子层、钙钛矿层、界面修饰层、电子传输层、缓冲层以及顶电极层；所述双分子层是通过将涂覆、退火、清洗的工艺操作两次而形成。
2.根据权利要求1所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述双分子层的材料为[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸和[2-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)乙基]中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述基底为导电玻璃、柔性PET基底、柔性PEN基底、Si底电池、窄带隙钙钛矿太阳能电池以及薄膜电池中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述空穴传输层材料为NiOX、PTAA、Spiro-OMeTAD、富勒烯衍生物以及氮氧化物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述钙钛矿层的材料为ABX3型
6.根据权利要求1所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述界面修饰层为苯乙基碘化铵、苯乙基溴化铵以及苯乙基氯化铵中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述电子传输层材料为C60、SnO2、TiO2、PCBM以及氧化锌锡中的一种或几种。
8.一种基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征是，步骤(3)中溶液的设定浓度为1～3mg/mL。
10.根据权利要求8所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征是，钙钛矿太阳能电池的带隙为1.65～1.8eV。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，其结构自下而上依次包括基底、底电极层、空穴传输层、双分子层、钙钛矿层、界面修饰层、电子传输层、缓冲层以及顶电极层；所述双分子层是通过将涂覆、退火、清洗的工艺操作两次而形成。
2.根据权利要求1所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述双分子层的材料为[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸和[2-(3,6-二苯基-9h-咔唑-9-基)乙基]中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述基底为导电玻璃、柔性pet基底、柔性pen基底、si底电池、窄带隙钙钛矿太阳能电池以及薄膜电池中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的基于双分子层结构的钙钛矿太阳能电池，其特征是，所述空穴传输层材料为niox、ptaa、spiro-ometad、富勒烯衍生物以及氮氧化物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的基于双分子层结构的钙钛...
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