钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。其包括层叠设置的钙钛矿光吸收层和空穴传输层，钙钛矿光吸收层和空穴传输层之间还设置有界面修饰层；其中，界面修饰层的材料选自阳离子为的氟硼酸盐类化合物。这样的界面材料以层叠设置的方式设置在钙钛矿光吸收层与空穴传输层之间，其一，可以有效改善空穴传输层表面的成膜质量及钙钛矿光吸收层的沉积质量。其二，还可以调整界面能级结构，有效增强空穴传输层的空穴提取能力，改善钙钛矿光吸收层和空穴传输层之间的能级匹配，增大界面载流子的传输动力。其三，还可以对界面接触进行调整，降低界面接触缺陷，改善钙钛矿光吸收层与空穴传输层之间的界面接触。钙钛矿光吸收层与空穴传输层之间的界面接触。钙钛矿光吸收层与空穴传输层之间的界面接触。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钙钛矿电池领域，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

[0002]钙钛矿/硅叠层太阳能电池正在迅速朝向商业化量产的方向发展，相信在不久的将来有望成为光伏行业的主流。目前钙钛矿/硅叠层太阳能电池的功率转换效率已经突破32％，远超于晶硅太阳能电池的最高功率转换效率。钙钛矿/硅叠层太阳能电池主要是依赖于在晶硅表面制备宽带隙的钙钛矿太阳能电池，钙钛矿太阳能电池和晶硅太阳能电池联合尽可能的减小光吸收损失，进而增强太阳能电池的功率转换效率。
[0003]虽然目前钙钛矿/硅叠层太阳能电池的功率转效率已经可观，但是相距于其理论极限效率仍然有一定的距离。叠层太阳能电池效率的提升主要集中于顶部钙钛矿太阳能电池性能的提升。在常规的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的制备工艺中，直接在空穴传输层表面旋涂钙钛矿光吸收层，结构层之间的能级失配会严重影响电池的性能，导致界面载流子传输缺陷，降低载流子的收集效率，降低钙钛矿/硅叠层太阳能电池的功率转换效率。故而，有必要提供一种新的钙钛矿/硅叠层太阳能电池，以改善上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中通常直接在空穴传输层表面旋涂钙钛矿光吸收层时导致的钙钛矿太阳能电池功率转换效率大幅下降等问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括层叠设置的钙钛矿光吸收层和空穴传输层，钙钛矿光吸收层和空穴传输层之间还设置有界面修饰层；其中，界面修饰层的材料选自阳离子为的氟硼酸盐类化合物。
[0006]进一步地，硼酸盐类化合物选自三苯基甲基四氟硼酸盐和/或三苯碳四硼酸盐。
[0007]进一步地，钙钛矿光吸收层的厚度为600～800nm；优选地，界面修饰层的厚度为10～15nm；优选地，空穴传输层的厚度为10～80nm。
[0008]进一步地，自下向上，钙钛矿太阳能电池包括顺次层叠设置的硅基体、第一透明导电层、电子传输层、钙钛矿光吸收层、界面修饰层、空穴传输层、第二透明导电层及金属电极层；优选地，第一透明导电层和第二透明导电层的材料各自独立地选自ITO和/或FTO，优选为ITO；优选地，电子传输层的材料选自锡氧化物和/或锌氧化物，优选为氧化锡；优选地，空
穴传输层的材料选自PTTA；优选地，硅基体为单晶硅；优选地，金属电极层的材料为Ag、Au、Cu或Al中的一种或多种。
[0009]进一步地，电子传输层的厚度为10～50nm；优选地，第二透明导电层的厚度为100～150nm；优选地，金属电极层厚度为80～150nm。
[0010]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种前述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，制备方法包括：在钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿光吸收层和空穴传输层之间设置界面修饰层；其中，界面修饰层的材料选自阳离子为的硼酸盐类化合物。
[0011]进一步地，在钙钛矿光吸收层的外表面上第三涂覆界面修饰层的材料，得到界面修饰层；优选地，采用溶液旋涂的方式进行第三涂覆，旋涂速度为3000～5000rpm/30s；优选地，在界面修饰层的外表面上第四涂覆空穴传输层的材料，得到空穴传输层；优选地，采用溶液旋涂的方式进行第四涂覆；旋涂速度为4000～6000rpm/30s。
[0012]进一步地，在电子传输层的外表面上第二涂覆钙钛矿光吸收层的材料，并在第二涂覆过程中向涂料体系中加入反溶剂进行重结晶，第二退火后得到钙钛矿光吸收层；优选地，第二退火的处理温度为120～180℃，处理时间为5～15min；优选地，反溶剂选自氯苯、乙醚或乙酸乙酯中的一种或多种；优选地，采用溶液旋涂的方式进行第二涂覆；进一步优选地，第二涂覆包括顺次进行的第一阶段旋涂和第二阶段旋涂，且第二阶段旋涂的旋涂速度大于第一阶段旋涂的旋涂速度；更进一步优选地，第一阶段旋涂过程中，旋涂速度为1000～2000rpm/10s；第二阶段旋涂过程中，旋涂速度为4000～6000rpm/30s。
[0013]进一步地，通过磁控溅射的方式在硅基体的外表面上设置第一透明导电层；优选地，在第一透明导电层的外表面上第一涂覆电子传输层的材料，第一退火后得到电子传输层；优选地，采用刮涂的方式进行第一涂覆；优选地，第一退火的处理温度为100～150℃，处理时间为0.1～1h。
[0014]进一步地，采用真空蒸镀的方式在空穴传输层的外表面上设置第二透明导电层，沉积速度为0.3～2A0/s；优选地，采用真空蒸镀的方式在第二透明导电层的外表面上设置金属电极层，沉积速度为0.5～1.5A0/s。
[0015]应用本专利技术的技术方案，其一，可以有效改善空穴传输层表面的成膜质量及钙钛矿光吸收层的沉积质量，从而提升器件的整体性能。其二，还可以调整界面能级结构，有效增强空穴传输层的空穴提取能力，改善钙钛矿光吸收层和空穴传输层之间的能级匹配，增大界面载流子的传输动力，从而提升钙钛矿太阳能电池的功率转换效率。其三，还可以对界面接触进行调整，降低界面接触缺陷，改善钙钛矿光吸收层与空穴传输层之间的界面接触，从而提升界面载流子的传输，有效降低了界面载流子传输缺陷，增大载流子传输和收集效率，进而使器件的整体性能得到有效提升。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0017]图1示出了本专利技术一种实施方式中钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
[0018]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0019]10、硅基体；20、第一透明导电层；30、电子传输层；40、钙钛矿光吸收层；50、界面修饰层；60、空穴传输层；70、第二透明导电层；80、金属电极层。
具体实施方式
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0021]正如本申请
技术介绍
部分所描述的，现有技术中通常直接在空穴传输层表面旋涂钙钛矿光吸收层会导致钙钛矿太阳能电池功率转换效率大幅下降。为了解决这一问题，本申请提供了一种钙钛矿太阳能电池，如图1所示，其包括层叠设置的钙钛矿光吸收层40和空穴传输层60，钙钛矿光吸收层40和空穴传输层60之间还设置有界面修饰层50；其中，界面修饰层50的材料选自阳离子为的氟硼酸盐类化合物。
[0022]申请人发现，钙钛矿太阳能电池性能(诸如功率转换效率、开路电压、短路电流或填充因子等)主要取决于以下几个重要的方面：1、载流子传输的缺陷态密度；2、界面层之间的能级匹配；3、器件中各功能层的成膜质量。常规直接在空穴传输层表面旋涂钙钛矿光吸收层会存在结构层之间能级失配严重的问题，进而会影响电池的性能。
[0023]基于此，申请人在空穴传输层和钙钛矿光吸收层之间设置界面修饰层，尤其是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池，包括层叠设置的钙钛矿光吸收层(40)和空穴传输层(60)，其特征在于，所述钙钛矿光吸收层(40)和所述空穴传输层(60)之间还设置有界面修饰层(50)；其中，所述界面修饰层(50)的材料选自阳离子为的氟硼酸盐类化合物。2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述硼酸盐类化合物选自三苯基甲基四氟硼酸盐和/或三苯碳四(五氟苯基)硼酸盐。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，所述钙钛矿光吸收层(40)的厚度为600～800nm；优选地，所述界面修饰层(50)的厚度为10～15nm；优选地，所述空穴传输层(60)的厚度为10～80nm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，自下向上，所述钙钛矿太阳能电池包括顺次层叠设置的硅基体(10)、第一透明导电层(20)、电子传输层(30)、所述钙钛矿光吸收层(40)、所述界面修饰层(50)、空穴传输层(60)、第二透明导电层(70)及金属电极层(80)；优选地，所述第一透明导电层(20)和所述第二透明导电层(70)的材料各自独立地选自ITO和/或FTO，优选为ITO；优选地，所述电子传输层(30)的材料选自锡氧化物和/或锌氧化物，优选为氧化锡；优选地，所述空穴传输层(60)的材料选自PTTA；优选地，所述硅基体(10)为单晶硅；优选地，所述金属电极层(80)的材料为Ag、Au、Cu或Al中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层(30)的厚度为10～50nm；优选地，所述第二透明导电层(70)的厚度为100～150nm；优选地，所述金属电极层(80)厚度为80～150nm。6.一种权利要求1至5中任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在所述钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿光吸收层(40)和空穴传输层(60)之间设置界面修饰层(50)；其中，所述界面修饰层(50)的材料选自阳离子为的硼酸盐类化合物。
7.根据权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗贝贝，邱开富，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：