钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本申请提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。钙钛矿太阳能电池包括依次层叠设置的钙钛矿层及空穴传输层，空穴传输层的空穴传输材料为氟化聚噻吩，氟化聚噻吩的结构如式I所示，式中的R基团选自甲基、乙基和2‑乙基己基中的任一种。钙钛矿太阳能电池的制备方法包括：使用空穴传输材料的旋涂液在钙钛矿层表面旋涂制备空穴传输层。能够有效降低空穴传输层的成本，同时能够保证钙钛矿太阳能电池有较好的稳定性。

Perovskite solar cell and its preparation

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿太阳能电池及其制备方法
本申请涉及太阳能电池
，具体而言，涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
空穴传输层在钙钛矿太阳能电池中扮演着十分重要的角色，其光学、电学性能以及自身的稳定性，可以直接影响钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性。目前，2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)-氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)作为一个性能优异的空穴传输层材料，应用范围最为广泛，但其昂贵的价格，严重的影响到了该空穴传输层材料的产业化应用。为了减少成本，新材料3-己基噻吩的聚合物(P3HT)和钙钛矿相比有着较为合适的能级，可以很好地收集空穴，是一种较为理想的新型空穴传输层材料，但是P3HT作为空穴传输层的钙钛矿电池存在稳定性较差的问题。因此，提供一种有效降低空穴传输层成本且能够保持钙钛矿太阳能电池有较好稳定性的技术方案十分必要。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，能够有效降低空穴传输层的成本，同时能够保证钙钛矿太阳能电池有较好的稳定性。本申请的实施例是这样实现的：第一方面，本申请实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠设置的钙钛矿层及空穴传输层，空穴传输层的空穴传输材料为氟化聚噻吩，氟化聚噻吩的结构如式I所示：式中的R基团选自甲基、乙基和2-乙基己基中的任一种。第二方面，本申请实施例提供一种第一方面实施例提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：使用空穴传输材料的旋涂液在钙钛矿层表面旋涂制备空穴传输层。经专利技术人研究发现，钙钛矿层对水汽的敏感性会造成钙钛矿的水解，是导致钙钛矿太阳能电池的稳定性较差的主要原因。上述技术方案中，采用式I所示的氟化聚噻吩作为空穴传输材料，其合成方便，材料成本低。式中的氟化聚噻吩具有和噻吩相同的能级，其作为空穴传输材料与钙钛矿层中的钙钛矿相有着较为合适的能级，可以很好地收集空穴。氟化聚噻吩中的氟元素使得氟化聚噻吩具有一定的疏水性，该结构中的氟化修饰程度适当，在不牺牲电池效率的情况下可以很好地隔绝水汽，为钙钛矿层提供了疏水膜层，能够有效延缓钙钛矿的水解，从而提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。使用上述空穴传输材料制备空穴传输层与钙钛矿层配合，能够有效降低空穴传输层材料的成本，同时能够保证钙钛矿太阳能电池有较好的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图；图2为本申请实施例1提供的钙钛矿太阳能电池的IV曲线；图3为本申请实施例1和对比例2提供的钙钛矿太阳能电池的电池效率，随储存时间的变化的曲线。图标：100-钙钛矿太阳能电池；110-导电玻璃层；120-电子传输层；130-钙钛矿层；140-空穴传输层；150-电极层。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“方案A和/或方案B”，均是指可以单独地为方案A、单独地为方案B、方案A加方案B，该三种方式。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。下面对本申请实施例的钙钛矿太阳能电池100及其制备方法进行具体说明。第一方面，请参阅图1，本申请实施例提供一种钙钛矿太阳能电池100，其包括钙钛矿层130及空穴传输层140，空穴传输层140的空穴传输材料为氟化聚噻吩，氟化聚噻吩的结构如式I所示：式中的R基团选自甲基、乙基和2-乙基己基中的任一种。式I所示的氟化聚噻吩合成方便、成本相对较低，用作空穴传输层140材料能够有效降低空穴传输层140的成本。式中的氟化聚噻吩具有和噻吩相同的能级，其作为空穴传输材料与钙钛矿层130中的钙钛矿相有着较为合适的能级，可以很好地收集空穴。氟化聚噻吩中的氟元素使得氟化聚噻吩具有一定的疏水性，该结构中的氟化修饰程度适当，在不牺牲电池效率的情况下可以很好地隔绝水汽，为钙钛矿层130提供了疏水膜层，能够有效延缓钙钛矿的水解，从而提高钙钛矿太阳能电池100的稳定性。可以理解的是，在本申请的实施例中，钙钛矿太阳能电池100可以根据需要设置基底结构、活性结构、电极结构等各个功能层。请继续参阅图1，示例性的，钙钛矿太阳能电池100包括依次层叠设置的导电玻璃层110、电子传输层120、钙钛矿层130、空穴传输层140以及电极层150。关于导电玻璃层110，在一些可能的实施方案中，导电玻璃层110选自FTO导电玻璃和ITO导电玻璃中的一种。例如导电玻璃层110为FTO导电玻璃，其成本低、性能稳定。关于电子传输层120，在一些可能的实施方案中，电子传输层120为二氧化锡层、二氧化钛层、氧化镍层、C60(足球烯)层或者PCBM(富勒烯衍生物，分子式为[6,6]-phenyl-C61-butyricacidmethylester)/BCP(嵌段共聚物，blockcopolymer)双层膜结构的中的任一种，例如电子传输层120为二氧化锡层或二氧化钛层。电子传输层120为二氧化钛层的实施方案中，示例性的，二氧化钛层包括依次层叠设置的致密二氧化钛层和介孔二氧化钛层，致密二氧化钛层位于介孔二氧化钛层的靠近导电玻璃层110的一侧。示例性的，电子传输层120的厚度为10-30nm，例如但不限于为10nm、15nm、20nm、25nm、30nm中的任一者或任意两者之间的范围。关于钙钛矿层130，在一些可能的实施方案中，钙钛矿层130中包括一种或至少两种钙钛矿材料ABX3。在钙钛矿材料ABX3中，A为甲胺基团和/或甲脒基团；B选自Pb离子和Sn离子中的一种，例如B为Pb离子，在使用Pb离子的情况下具有较好的稳定性；X选自I离子、Cl离子和Br离子中的至少一种，例如X为I离子和Br离子。示例性的，钙钛矿层130的厚度为400-600nm，例如但不限于为400nm、425nm、450nm、475nm、500nm、525nm、550nm、575nm、600nm中的任一者或任意两者之间的范围。关于空穴传输层140，在一些可能的实施方案中，R基团为2-乙基己基。示例性的，空穴传输层140的厚度为10-50nm，例如但不限于为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm中的任一者或任意两者之间的范围。关于电极层150，在一些可能的实施方案中，电极层150选自金电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池包括依次层叠设置的钙钛矿层及空穴传输层，所述空穴传输层的空穴传输材料为氟化聚噻吩，所述氟化聚噻吩的结构如式I所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池包括依次层叠设置的钙钛矿层及空穴传输层，所述空穴传输层的空穴传输材料为氟化聚噻吩，所述氟化聚噻吩的结构如式I所示：



式中的R基团选自甲基、乙基和2-乙基己基中的任一种。


2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿层的厚度为400-600nm，和/或，所述空穴传输层的厚度为10-50nm。


3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池包括依次层叠设置的导电玻璃层、电子传输层、所述钙钛矿层、所述空穴传输层以及电极层。


4.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的厚度为10-30nm，和/或，所述电极层的厚度为70-90nm。


5.权利要求1或2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：使用所述空穴传输材料的旋涂液在所述钙钛矿层表面旋涂制备所述空穴传输层。


6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述空穴传输材料的旋涂液通过以下方法制...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁蕾，谢毅，王岚，张鹏，王璞，
申请(专利权)人：通威太阳能眉山有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51