基于复合空穴传输层的钙钛矿太阳电池制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于复合空穴传输层的钙钛矿太阳电池，属于钙钛矿太阳电池技术领域。其中复合空穴传输层包括PEDOT:PSS层，所述PEDOT:PSS层上设置有空穴修饰层，所述空穴修饰层是双亲性分子的薄膜，所述双亲性分子两端分别是极性基团和非极性基团，所述双亲性分子还包括酯基基团。基于复合空穴传输层制备的钙钛矿太阳能电池，提高了PEDOT：PSS层的导电率，改善了PEDOT：PSS与钙钛矿活性层的界面能级匹配，同时双亲性分子中的酯基抑制界面产生的缺陷，减少载流子捕获位点，大幅度提高了钛矿太阳能电池的能量转换效率。阳能电池的能量转换效率。阳能电池的能量转换效率。

【技术实现步骤摘要】
基于复合空穴传输层的钙钛矿太阳电池


[0001]本技术涉及钙钛矿太阳电池
，特别是一种基于复合空穴传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]广义的钙钛矿具有ABX3结构，一般为立方体或八面体结构，A离子通常指的是有机阳离子，最常用的是其他诸如(甲脒)和 (乙胺基)也有一定的应用，B离子指的是金属阳离子，主要有Pb
2+
和Sn
2+
，X离子为卤族阴离子，即I
‑
、Br
‑
、Cl
‑
等。钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells,PSCs) 由于其卓越的光电性质，具有可适应柔性衬底从而制备柔性器件等优点，可以兼顾效率与成本，在2013年被《科学》杂志评为年度十大科技进展之一，是第三代太阳能电池中最有潜力的材料之一。高性能钙钛矿太阳能电池主要是由各组成部分的材料性能决定的，主要由核心部分空穴传输层/钙钛矿吸光层/电子传输层三个主要功能层的材料性能，以及他们之间的匹配程度决定，其匹配程度会影响载流子在界面上的传输过程，在界面处存在很多深能级缺陷，也是电子和空穴发生复合反应的位点，因此界面修饰成为提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率的主要方向之一。
[0003]其中基于PEDOT：PSS空穴传输层的反式结构适合制备柔性电池，但PEDOT：PSS作为空穴传输层的钙钛矿太阳电池也存在一些弊端，PEDOT：PSS的迁移率也较低，使得空穴从钙钛矿活性层提取的速度减慢，同时，PEDOT：PSS与钙钛矿活性层的能级匹配也不是很好，进一步降低了钛矿太阳能电池的光电转换效率。
[0004]鉴于此，寻求一种更加简便提高PEDOT：PSS的迁移率也降低或改善PEDOT：PSS与钙钛矿活性层的能级匹配，进而提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率，具有重要的经济价值和科研价值。

技术实现思路

[0005]本技术为了解决以上技术问题，本技术提供了一种基于复合空穴传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法。
[0006]本技术的技术方案如下：
[0007]一种基于复合空穴传输层的钙钛矿太阳电池，至下而上依次包括透明基板、透明电极、复合空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层、空穴阻挡层、对电极；
[0008]所述复合空穴传输层包括聚3，4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐层，所述聚3，4
‑ꢀ
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐层上设置有空穴修饰层，所述聚3，4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐层与所述透明电极连接，所述空穴修饰层与所述钙钛矿活性层连接；
[0009]所述聚3，4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐层的厚度为20
‑
100nm；所述空穴修饰层的厚度为2
‑
15nm。
[0010]进一步的，所述聚3，4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐层的厚度为20
‑
60nm。
[0011]进一步的，所述空穴修饰层的厚度为5
‑
10nm。
[0012]综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：
[0013]本技术在PEDOT：PSS层上涂覆一层双亲性分子组成复合空穴传输层，提高了PEDOT：PSS层的导电率，利用制备的复合空穴传输层制备钙钛矿太阳能电池， PEDOT：PSS与钙钛矿活性层的界面能级匹配，同时双亲性分子中的酯基抑制了界面产生的缺陷，减少载流子捕获位点，大幅度提高了钛矿太阳能电池的能量转换效率。
附图说明
[0014]图1为钙钛矿太阳能电池结构的示意图；
[0015]图2为单硬脂酸甘油酯的分子示意图；
[0016]图3为根据本技术的实施例及比较例制备的钙钛矿太阳能电池的伏安特性曲线；
[0017]图4为根据本技术的实施例及比较例制备的能级图；
[0018]附图说明：1
‑
透明基板，2
‑
透明电极，31
‑
PEDOT:PSS层，32
‑
空穴修饰层，4
‑
钙钛矿活性层，5
‑
电子传输层，6
‑
空穴阻挡层，7
‑
对电极。
具体实施方式
[0019]本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0020]下面结合附图对本技术作详细说明。
[0021]本技术提供一种复合空穴传输层，能够提高PEDOT：PSS层的导电率，其中PEDOT：PSS层表示聚3，4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐。该复合空穴传输层包括 PEDOT:PSS层31；所述PEDOT:PSS层31上设置有空穴修饰层32，所述空穴修饰层 32为双亲性分子制备而成的薄膜；所述双亲性分子包括极性基团和非极性基团，所述双亲性分子还包括酯基。所述双亲性分子包括1
‑
辛酰
‑
外消旋
‑
甘油(C11H22O4)、一癸酸甘油酯(C13H26O4)、月桂酸甘油酯(C15H30O4)、单肉豆寇酸甘油酯(C17H34O4)、 1
‑
棕榈酸单甘油酯(C19H38O4)、亚油酸甘油酯(C21H38O4)、单油酸甘油酯(C21H40O4)、单硬脂酸甘油酯(C21H42O4)、维生素C硬脂酸酯、(C24H42O7)甘油芥酸酯(C25H48O4) 和扁油酸甘油酯(C25H50O4)中的一种或几种。
[0022]所述PEDOT:PSS层31的厚度为20
‑
100nm，优选的厚度为20
‑
60nm。
[0023]所述空穴修饰层32的厚度为2
‑
15nm，优选的厚度为5
‑
10nm。
[0024]所述PEDOT:PSS层31中PEDOT和PSS的重量比为1:2～1:8，优选的重量比为1： 6
[0025]图1提供一种基于复合空穴传输层的钙钛矿太阳电池，至下而上依次包括透明基板 1、透明电极2、复合空穴传输层、钙钛矿活性层4、电子传输层5、空穴阻挡层6、对电极7。透明基板1上表面设置透明电极2，透明电极2优选为FTO或ITO，透明电极 2上表面有PEDOT:PSS层31，PEDOT:PSS层31上表面设置有空穴修饰层32，所述钙钛矿活性层4上表面设置钛矿活性层，钙钛矿活性层4上表面设置电子传输层5，所述电子传输层5优选为[6,6]‑
苯基
‑
C61
‑
丁酸异甲酯(PCBM)，电子传输层5上表面设置空穴阻挡层6浴铜灵(BCP)，浴铜灵层上表面设置对电极7，对电极7优选为银，从而得到钙钛矿太阳能电池。
[0026]实施例1
[0027]为进一步说明双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，至下而上依次包括透明基板(1)、透明电极(2)、复合空穴传输层、钙钛矿活性层(4)、电子传输层(5)、空穴阻挡层(6)、对电极(7)；所述复合空穴传输层包括聚3，4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐层(31)，所述聚3，4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐层(31)上设置有空穴修饰层(32)，所述聚3，4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐层(31)与所述透明电极(2)连接，所述空穴修饰层(32)与所述钙钛矿活性层(4)连接；所述聚3，...

【专利技术属性】
技术研发人员：章文峰，林埔安，黄跃龙，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：