本发明属于有机光电领域，具体涉及一种表面钝化钙钛矿薄膜的太阳能电池制备方法。
背景技术
随着光电领域的蓬勃发展，迄今为止，已开发了各种光伏技术，例如基于si的太阳能电池，以铜铟镓硒为代表的薄膜太阳能电池，染料敏化太阳能电池，有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池（psc）。而太阳能电池的商业化往往要求高功率转换效率（pce）和低成本制造工艺以及与柔性技术的兼容性，由于psc完全符合商业化需求，因此吸引了全世界的关注，并引发了许多研究兴趣。近几年pce已经超过20％，接近商业化硅基太阳能电池的pce。这可归因于钙钛矿的独特性质，例如大的电荷载流子迁移率和长的电荷载流子扩散长度。同时，可以使用溶液处理技术沉积钙钛矿薄膜，这与未来的柔性技术相兼容例如卷对卷。
通过近几年科学家们的摸索，要想得到高效率的钙钛矿太阳能电池，最重要的是要制备出高质量的钙钛矿薄膜，这里并不单单指其形貌，同时也包括了它的结晶性、缺陷密度、晶界等。一般通过三种情况进行讨论如何获得高效率的太阳能电池。第一，深入了解钙钛矿前驱溶液的配制以及其在结晶过程中的动力学问题，这将对我们获得高质量的钙钛矿薄膜提供非常大的帮助；第二，选择不同的沉积钙钛矿薄膜的方法，对钙钛矿薄膜的性质也有着很大的影响；第三，对钙钛矿薄膜的晶界进行钝化有助于提高钙钛矿薄膜的整体性能。对钙钛矿薄膜进行气氛处理是一种有效的方法，但是其工作机理有待深入研究。因此有必要详细了解气氛处理对钙钛矿薄膜的晶界的影响。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种表面钝化钙钛矿薄膜的太阳能电池制备方法。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明是一种表面钝化钙钛矿薄膜的太阳能电池制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一，取涂覆有阳极导电层的衬底，进行清洗并烘干；
步骤二，在阳极导电层上面以旋涂的方法制备用于传输空穴的空穴传输层，并进行预设温度的热退火；
步骤三，在空穴传输层上以旋涂钙钛矿前驱体溶液的方法制备钙钛矿吸光层；经过预设温度的热退火后，将得到的样品放入溶剂气氛中进行气氛处理；
步骤四，在钙钛矿吸光层上以旋涂的工艺制备用以传输电子的电子传输层，并进行预设温度的热退火；
步骤五，在电子传输层上以真空热蒸镀的方法制备用以阻挡空穴的空穴阻挡层；
步骤六，在空穴阻挡层上蒸镀预设厚度的高功函数金属作为阴极以收集电子。
优选的：空穴传输层采用pedot:pss或niox或ptaa，所述空穴传输层的厚度为20-100nm。
优选的：所述空穴传输层的热退火温度为100-150°，持续10-30min。
优选的，所述的钙钛矿前驱体溶液由将pbi2和ch3nh3i以摩尔比1:1的比例进行混合后，取1.4m溶解于体积比为7:3的dmso和gbl的混合溶剂中制成。
优选的，所述钙钛矿吸光层的热退火温度为100-150°，持续5-10min。
优选的：钙钛矿吸光层所用材料为具有钙钛矿结构的材料，由旋涂其前驱体溶液制备成膜，所述钙钛矿吸光层厚度为100-400nm，得到的钙钛矿吸光层置于溶剂气氛中进行处理；气氛处理的溶剂为钙钛矿材料的反溶剂甲苯或氯苯，在所述步骤三中，气氛处理的时间为1-24h。
优选的：在所述步骤四中，电子传输层由具有高电子迁移率的材料制备而成，pcbm或c60，电子传输层的厚度为10-100nm，所述电子传输层的热退火温度为70-100°，持续0.5-3h。
优选的：在所述步骤五中，所述空穴阻挡层材料为具有高空穴阻挡能力的材料bcp，并通过真空热蒸镀的方法制备而成，所述空穴阻挡层的厚度为1-20nm。
优选的：在所述步骤六中，所述高功函数金属阴极为ag或au，高功函数金属阴极的厚度为为50-200nm。
本发明提供的钙钛矿太阳能电池包括依次层叠的衬底、阳极导电层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、空穴阻挡层和金属阴极，空穴传输层的厚度为20-100nm，钙钛矿吸光层的厚度为100-400nm，电子传输层的厚度为10-100nm，空穴阻挡层5的厚度为1-20nm，金属阴极的厚度为50-200nm。
本发明的有益效果是：通过对吸光层表面进行溶剂气氛处理，可钝化其表面，降低载流子在吸光层/电子注入层界面的复合，从而提高了钙钛矿太阳能电池的短路电流和填充因子，提高了能量转换效率。
附图说明
图1是本发明钙钛矿太阳能电池的器件结构示意图。
图2是采用本发明经过溶剂气氛处理的和对照的未经气氛处理的钙钛矿吸光层的太阳能电池器件的电流-电压曲线。
其中：1-阳极导电层，2-空穴传输层，3-钙钛矿吸光层，4-电子传输层，5-空穴阻挡层，6-金属阴极。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1-2所示，本发明是一种表面钝化钙钛矿薄膜的太阳能电池制备方法，经过该方法制备的太阳能电池包括依次层叠在衬底上的阳极导电层1、空穴传输层2、钙钛矿吸光层3、电子传输层4、空穴阻挡层5和金属阴极6，本发明通过对钙钛矿吸光层表面进行溶剂气氛处理，可钝化其表面，提高了钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。
实例1
所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，取涂覆有阳极导电层ito的衬底，进行清洗并烘干；
步骤二，在阳极导电层ito上面以旋涂的方法制备用于传输空穴的空穴传输层30nm厚的niox，之后在大气环境下放130℃的热台上退火20min；
步骤三，在空穴传输层niox上以旋涂的前驱液的方法制备厚度为330nm的钙钛矿吸光层；钙钛矿薄膜的前驱体溶液由将pbi2和ch3nh3i以摩尔比1:1的比例进行混合后，取1.4m溶解于体积比为7:3的dmso和gbl的混合溶剂中制成；之后将样品放置在100℃热台上加热10min后得到钙钛矿薄膜；并将得到的样品放入甲苯气氛中进行气氛处理7h；
步骤四，在钙钛矿吸光层上以旋涂的工艺制备用以传输电子的电子传输层pcbm，厚度为40nm，并在70℃热台上进行1h热处理；
步骤五，在pcbm上以真空热蒸镀的方法制备用以阻挡空穴的空穴阻挡层bcp；厚度为10nm；
步骤六，在空穴阻挡层pcbm上蒸镀厚度为120nm的高功函数金属ag作为阴极以收集电子。
图2为实例1得到的钙钛矿太阳电池与未经溶剂气氛处理的钙钛矿太阳电池的j-v。从图中可以看出，经过溶剂气氛处理后，短路电流由14.88增加到17.25ma/cm2，填充因子由63.9%增加到67%，能量转化效率从9.94%增加到12.24%。
实施例2
步骤一，取涂覆有阳极导电层ito的衬底，进行清洗并烘干；
步骤二，在阳极导电层ito上面以旋涂的方法制备用于传输空穴的空穴传输层20nm厚的pedot:pss，之后在大气环境下放120℃的热台上退火10min；
步骤三，在空穴传输层pedot:pss上以旋涂的前驱液的方法制备厚度为350nm的钙钛矿吸光层；钙钛矿薄膜的前驱体溶液由将pbi2和ch3nh3i以摩尔比1:1的比例进行混合后，取1.4m溶解于体积比为7:3的dmso和gbl的混合溶剂中制成；之后将样品放置在120℃热台上加热8min后得到钙钛矿薄膜；并将得到的样品放入氯苯气氛中进行气氛处理10h；
步骤四，在钙钛矿吸光层上以旋涂的工艺制备用以传输电子的电子传输层pcbm，厚度为40nm，并在80℃热台上进行1h热处理；
步骤五，在pcbm上以真空热蒸镀的方法制备用以阻挡空穴的空穴阻挡层bcp；厚度为10nm；
步骤六，在空穴阻挡层pcbm上蒸镀厚度为100nm的高功函数金属ag作为阴极以收集电子。
实例3
步骤一，取涂覆有阳极导电层ito的衬底，进行清洗并烘干；
步骤二，在阳极导电层ito上面以旋涂的方法制备用于传输空穴的空穴传输层40nm厚的ptaa，在100℃的热台上退火10min；
步骤三，在空穴传输层ptaa上以旋涂的前驱液的方法制备厚度为380nm的钙钛矿吸光层；钙钛矿薄膜的前驱体溶液由将pbi2和ch3nh3i以摩尔比1:1的比例进行混合后，取1.4m溶解于体积比为7:3的dmso和gbl的混合溶剂中制成；之后将样品放置在150℃热台上加热2min后得到钙钛矿薄膜；并将得到的样品放入甲苯气氛中进行气氛处理12h；
步骤四，在钙钛矿吸光层上以旋涂的工艺制备用以传输电子的电子传输层pcbm，厚度为50nm，并在70℃热台上进行1h热处理；
步骤五，在pcbm上以真空热蒸镀的方法制备用以阻挡空穴的空穴阻挡层bcp；厚度为7nm；
步骤六，在空穴阻挡层pcbm上蒸镀厚度为100nm的高功函数金属au作为阴极以收集电子。