【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池制备，具体涉及金属纳米晶植入空穴传输层溶液及其制备方法和在钙钛矿太阳能电池中的应用。
技术介绍
1、有机-无机杂化钙钛矿材料abx3(a＝ma+、fa+、cs+，b＝pb2+、sn2+，x＝cl-、br-、i-)因具有优异的光电特性以及可溶液加工、原料廉价易得的优点，由其作为活性层构筑的钙钛矿太阳能电池，光电转换效率已从2009年的3.8％跃升至当前的26.1％，跨越了晶硅电池几十年的发展历程，被认为是最具潜力的第三代光伏器件。
2、钙钛矿太阳能电池属于典型的三明治叠层结构，由中间的钙钛矿吸光层，吸光层两侧的电子、空穴传输层与最外层两侧的电极组成。其中，正式n-i-p型钙钛矿太阳能电池常用的空穴传输材料为2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)和聚(双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺)(ptaa)。这些空穴传输材料本征导电性较差，需掺杂其他有机物如双三氟甲烷磺酰亚胺锂及4-叔丁基吡啶来提升其光电性能。此外，掺杂后spiro-ometad、ptaa的能带结构与钙钛矿活性层匹配不完美，使得光生载流子无法快速提取至外电路，导致钙钛矿太阳能电池的实际效率与其理论值仍存在差距。
3、因此，为了进一步提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，开发出制备简单且高效提高空穴传输层光电性能的添加剂至关重要。
技术实现思路
1、针对上述存在的技术不足，本专利技术提供了金属纳米晶植入空穴传输
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，包括如下步骤：
4、将金属靶材置于溶剂中，然后采用液相激光辐照技术进行辐照处理，得到金属纳米晶溶液；
5、将金属纳米晶溶液与空穴传输层溶液混合，得到金属纳米晶植入空穴传输层溶液。
6、优选的，金属靶材选自金靶材、银靶材或铜靶材。
7、优选的，辐照处理的条件为：于脉冲频率6-10hz、脉冲宽度6-8ns、光斑大小8-13mm、激光能量0.8-1.2j条件下，对靶材进行辐照，辐照中主要影响因素是激光能量，激光能量过大制备出来的纳米晶尺寸不均匀、颗粒大，激光能量较小无法将靶材制备成纳米晶。
8、优选的，金属纳米晶与空穴传输层中溶质的摩尔比为0.1-0.5：100；纳米晶多了，会在空穴传输层内聚集，形成较大颗粒，制备出来的器件性能低；纳米晶少了，对空穴传输层光电性能调控能力较弱，在0.1-0.5：100范围内得到的效率及器件都是较好的。
9、优选的，溶剂选自乙腈、氯苯或氯仿。
10、优选的，空穴传输层溶液选自spiro-ometad空穴传输层溶液或ptaa空穴传输层溶液。
11、本专利技术还保护了上述制备方法制得的金属纳米晶植入空穴传输层溶液。
12、本专利技术还保护了金属纳米晶植入空穴传输层溶液在制备钙钛矿太阳能电池中的应用，所述钙钛矿太阳能电池由由下至上依次设置的导电基底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极层制成；
13、其中，所述空穴传输层采用金属纳米晶植入空穴传输层溶液制得，所述金属电极层为金电极层或银电极层。
14、优选的，所述钙钛矿太阳能电池按照如下步骤制备：
15、于所述导电基底上沉积二氧化钛层，得到电子传输层；
16、将钙钛矿前驱体溶液滴于所述电子传输层上，再于高速旋转条件下滴加反溶剂，然后进行热处理，得到所述钙钛矿层；
17、在所述钙钛矿层上旋涂金属纳米晶植入空穴传输层溶液，得到所述空穴传输层；
18、于所述空穴传输层上蒸镀金属，得到钙钛矿太阳能电池。
19、优选的，所述空穴传输层的厚度为150-250nm。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
21、1、本专利技术采用液相脉冲激光辐照技术，快速简单的制备出了几种不同金属纳米晶胶体溶液；
22、2、本专利技术采用金属纳米晶植入空穴传输层，操作简单，且能够有效提高空穴传输层的导电性、改善空穴传输层的能级、促进空穴传输层的提取和传输；
23、3、本专利技术将金属纳米晶植入空穴传输层溶液均匀旋涂在钙钛矿层表面，大大提高了钙钛矿太阳能电池的效率，光电转化效率从基础的23％提升至24.8％，推动了钙钛矿太阳能电池的发展，具有极高的应用前景。
24、4、金属材料具有优异的导电性，将其纳米化并植入到空穴传输层内能够有效提高空穴传输层的导电性，同时改善空穴传输层的能级结构，从而促进光生载流子的分离和提取。其次，纳米金属材料纳米尺度的尺寸效应和表面效应，以及金属纳米晶之间的局域表面等离子体激元耦合效应能够产生增强的光吸收效果，得益于金属纳米晶的优势，将其植入到空穴传输层并应用于钙钛矿太阳能电池，能够实现光电转换效率的进一步提升，这对钙钛矿太阳能电池的商业化发展具有重要意义。
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1.金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，金属靶材选自金靶材、银靶材或铜靶材。
3.根据权利要求1所述的金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，辐照处理的条件为：于脉冲频率6-10Hz、脉冲宽度6-8ns、光斑大小8-13mm、激光能量0.8-1.2J条件下，对靶材进行辐照。
4.根据权利要求1所述的金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，金属纳米晶与空穴传输层中溶质的摩尔比为0.1-0.5：100。
5.根据权利要求1所述的金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，溶剂选自乙腈、氯苯或氯仿。
6.根据权利要求1所述的金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，空穴传输层溶液选自Spiro-OMeTAD空穴传输层溶液或PTAA空穴传输层溶液。
7.一种权利要求1-6任一项所述制备方法制得的金属纳米晶植入空穴传输层溶液。
8.一种权利要求7所述的金属纳米
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池按照如下步骤制备：
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述空穴传输层(4)的厚度为150-250nm。
...【技术特征摘要】
1.金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，金属靶材选自金靶材、银靶材或铜靶材。
3.根据权利要求1所述的金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，辐照处理的条件为：于脉冲频率6-10hz、脉冲宽度6-8ns、光斑大小8-13mm、激光能量0.8-1.2j条件下，对靶材进行辐照。
4.根据权利要求1所述的金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，金属纳米晶与空穴传输层中溶质的摩尔比为0.1-0.5：100。
5.根据权利要求1所述的金属纳米晶植入空穴传输层溶液的制备方法，其特征在于，溶剂选自乙腈、氯苯或氯仿。
...【专利技术属性】
技术研发人员：王洪强，吴嘉豪，郭鹏飞，孙日明，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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