一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术适用于太阳能光伏领域，提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述钙钛矿太阳能电池包括埋底界面，所述埋底界面位于第一载流子传输层和钙钛矿活性层之间；或所述埋底界面位于第二载流子传输层和所述钙钛矿活性层之间；所述埋底界面由CsAc制成。由CsAc制成的埋底界面能够调节载流子传输层和钙钛矿活性层，使钙钛矿活性层质量和载流子传输层界面结构同时达到理想状态，从而提高钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和稳定性。电池的功率转换效率和稳定性。电池的功率转换效率和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能光伏领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池、一种光伏组件、一种光伏系统和一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳能电池迅速发展，并一跃成为光伏行业的明星技术。目前单结钙钛矿太阳能的最高效率已经突破25.8％，相比于其理论效率，仍然存在较大的上升空间。在钙钛矿太阳能电池结构中，载流子传输层是器件中的重要组成部分，而优化空穴传输层性能是优化器件性能的有效途径。
[0003]钙钛矿太阳能电池中的载流子传输层，尤其是空穴传输层的成膜质量、元素构成和能级结构皆会对器件的性能产生较大的影响。首先，关于空穴传输层的成膜质量，较好的薄膜可以降低空穴传输层自身存在的缺陷结构，由此极大程地度降低载流子在传输过程中被捕获的风险，并提高载流子的传输和收集效率。其次，关于空穴传输层元素构成的影响，具有游离渗透能力的元素可以同时对器件结构起到埋底界面的作用，起到调节相邻功能层的作用，进而改善器件的性能。最后，关于空穴传输层的能级结构，较好的能级排列可以极大程度地降低载流子的传输势垒，提高载流子的传输效率，并使器件的效率达到理想的效果。另外，对于钙钛矿太阳能电池性能的另一大挑战是稳定性，空穴传输层的有效固定和良好改善可以明显降低钙钛矿的降解速率，提升器件的稳定性。
[0004]在常规的钙钛矿太阳能电池中通常直接使用具有磷酸锚定基团的咔唑体作为空穴传输层，如MeO
‑
2PACz，虽然该空穴传输材料具备一定的空穴传输能力，但仅使用其作为空穴传输层(即单一的空穴传输层)并不能得到功率转换效率较好钙钛矿太阳能电池。
[0005]另外，钙钛矿太阳能电池中的“埋底界面”是指钙钛矿太阳能电池中两种材料的接触面，优秀的埋底界面能够实现高效的电子和空穴传输，从而提升太阳能电池的功率转换效率。目前现有技术中对空穴传输层的优化需要采取多种措施，其中，最重要的是选择合适的材料和制备方法，例如采用高质量的空穴传输层，或采用低温制备方法以减少材料的缺陷和氧化。这些优化手段主要着眼于改善空穴传输层本身的性能，因此比较有局限性。此外，埋底界面的制备成本也是一个问题，目前大多数制备方法都需要昂贵的材料和设备，从而增加了制备成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，旨在调节载流子传输层和钙钛矿活性层，使钙钛矿活性层质量和载流子传输层界面结构达到理想状态，从而提高钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和稳定性。
[0007]本专利技术实施例是这样实现的，一种钙钛矿太阳能电池，包括埋底界面，所述埋底界面位于第一载流子传输层和钙钛矿活性层之间；或
[0008]所述埋底界面位于第二载流子传输层和所述钙钛矿活性层之间；
[0009]所述埋底界面由CsAc制成。
[0010]更进一步地，所述第一载流子传输层为电子传输层，所述第二载流子传输层为空穴传输层。
[0011]更进一步地，所述钙钛矿太阳能电池还包括界面修饰层，所述界面修饰层设置在所述空穴传输层和所述埋底界面之间；或
[0012]所述界面修饰层设置在所述空穴传输层和所述钙钛矿活性层之间。
[0013]更进一步地，所述界面修饰层由2PACz、4PACz、6PACz、Me
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4PACz或MeO
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2PACz制成。
[0014]更进一步地，所述界面修饰层还包括子层，所述子层由2PACz、4PACz、6PACz、Me
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4PACz或MeO
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2PACz制成，且所述子层的材料不同于所述界面修饰层的材料。
[0015]更进一步地，所述空穴传输层由无机材料或有机材料制成。
[0016]更进一步地，所述无机材料为NiOx、TiO2、Nb2O5、CuSCN、CuI、V2O5或Cu2O；且所述有机材料为Spiro
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OMeTAD或PTAA。
[0017]更进一步地，所述埋底界面的厚度介于1nm至10nm之间。
[0018]本专利技术实施例还提供了一种光伏组件，包括根据本专利技术的钙钛矿太阳能电池。
[0019]本专利技术实施例还提供了一种光伏系统，包括根据本专利技术的光伏组件。
[0020]本专利技术实施例还提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0021]在基底层上制备透明导电层；
[0022]在所述透明导电层上制备空穴传输层；
[0023]制备埋底界面，所述埋底界面由CsAc制成；
[0024]制备钙钛矿活性层；
[0025]制备电子传输层；
[0026]制备金属电极。
[0027]更进一步地，所述制备方法还包括，在制备所述空穴传输层之后，并在制备所述钙钛矿活性层之前，制备界面修饰层。
[0028]更进一步地，所述界面修饰层由2PACz、4PACz、6PACz、Me
‑
4PACz或MeO
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2PACz制成。
[0029]更进一步地，所述埋底界面的厚度介于1nm至10nm之间。
[0030]由CsAc制成的埋底界面能够调节载流子传输层和钙钛矿活性层，使钙钛矿活性层质量和载流子传输层结构同时达到理想状态，即载流子传输层和钙钛矿活性层之间具有合适的能级匹配和较低的缺陷状态，由此提高钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和稳定性。
附图说明
[0031]图1是本专利技术实施例一提供的钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
[0032]图2是本专利技术实施例二提供的钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
[0033]图3是本专利技术实施例三提供的钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
[0034]图4是本专利技术实施例四提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法流程图。
[0035]图中的附图标记：透明导电层(TCO)S1、空穴传输层(HTL)S2、界面修饰层S3、埋底界面S4、钙钛矿活性层S5、电子传输层(ETL)S6、金属电极S7。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0037]实施例一
[0038]本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池，如图1所示，从下到上包括：基底层S0、透明导电层S1、空穴传输层S2、埋底界面S4、钙钛矿活性层S5、电子传输层S6和金属电极S7，其中，埋底界面S4由CsAc(醋酸铯)制成。优秀的埋底界面能够实现高效的电子和空穴传输，从而提升电池的功率转换效率。所谓“埋底界面”是指钙钛矿太阳能电池中的两种材料之间的接触面，在本专利技术中，埋底界面S4是空穴传输层S2和钙钛矿活性层S5之间的接触面。
[0039]本实施例中的基底层S0可以由任何现有技术中合适的材料制成，如玻璃。
[0040]本实施例中，第一载流子传输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括埋底界面，所述埋底界面位于第一载流子传输层和钙钛矿活性层之间；或所述埋底界面位于第二载流子传输层和所述钙钛矿活性层之间；所述埋底界面由CsAc制成。2.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一载流子传输层为电子传输层，所述第二载流子传输层为空穴传输层。3.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括界面修饰层，所述界面修饰层设置在所述空穴传输层和所述埋底界面之间；或所述界面修饰层设置在所述空穴传输层和所述钙钛矿活性层之间。4.如权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述界面修饰层由2PACz、4PACz、6PACz、Me
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4PACz或MeO
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2PACz制成。5.如权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述界面修饰层还包括子层，所述子层由2PACz、4PACz、6PACz、Me
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4PACz或MeO
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2PACz制成，且所述子层的材料不同于所述界面修饰层的材料。6.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层由无机材料或有机材料制成。7.如权利要求6所述的钙钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗贝贝，邱开富，吴涛，牛闯，王皓正，王宏涛，许文理，王永谦，陈刚，
申请(专利权)人：珠海富山爱旭太阳能科技有限公司天津爱旭太阳能科技有限公司广东爱旭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：