一种太阳能电池及其制备方法和改善锡基钙钛矿层吸光特性及传输特性的方法与流程

1.本发明属于有机/无机复合太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池及其制备方法和改善锡基钙钛矿层吸光特性及传输特性的方法。


背景技术：

2.目前，随着世界能源需求迅速增长，日益严重的供需和环境问题已成为制约社会经济发展的瓶颈，特别是近年来碳排放加剧导致全球各地出现极端天气，因此建立清洁、充足、经济、安全和可持续发展的能源体系迫在眉睫。在全球性化石能源日益枯竭、环境污染不断加重的今天，太阳能因其取之不尽、清洁、无任何污染等优点逐步走入公众视野，成为最具开发潜力的新能源之一。而在太阳能的众多应用中，太阳能电池将太阳能直接转化为电能，是有效利用太阳能的最佳途径之一。
3.金属卤化物钙钛矿太阳能电池因其成本低、制备工艺简单、光伏性能优越而受到广泛关注。目前为止，经过认证光电转换效率的已达到25.2％，与商用硅太阳能电池相当。典型的高性能钙钛矿太阳能电池使用铅基钙钛矿作为光吸收层，但由于铅元素具有很强的毒性，其形成的器件可能对人类健康和生态环境产生严重的危害。此外，铅基钙钛矿的光学带隙仍然不在最佳的shockley-queisser极限带宽1.34ev附近。为了解决上述问题，科学家尝试采用多种金属离子来替代铅，但经过试验只有同族的锗和锡具备替代铅的性能，其中锡的特性与铅最为接近，既有相似的离子半径和电子组态，还可能获得更优越的半导体特性。更重要的是，锡是一种低毒元素，二价锡离子暴露在空气中会降解为生态友好的二氧化锡，对环境几乎无危害。
4.虽然锡基钙钛矿具有和铅基钙钛矿相似的电子结构和相媲美的半导体性质，包括高吸光系数、高载流子迁移率和理想的带隙，是环境友好型钙钛矿太阳能电池的理想材料。但是相比于铅基钙钛矿太阳能电池，锡基钙钛矿太阳能电池的开路电压较低，导致由其制备的太阳能电池近红外区域光响应不足。限制锡基钙钛矿性能提升的主要原因之一是锡基钙钛矿较浅的能级与传统的富勒烯电子传输层能级不匹配；另一个重要原因是当前主流的金属卤化物钙钛矿材料只能吸收一小部分紫外线(uv)和可见光(400～800nm)，只有占整个太阳光谱的45～50％，从而限制了有效的光吸收和光电转换效率。因此，设计新的电子传输层材料是解决目前锡基钙钛矿太阳能电池能级失配问题，并将光电响应扩展到近红外区域已成为锡基钙钛矿太阳能电池研究的迫切课题。
5.有鉴于此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种太阳能电池及其制备方法和改善锡基钙钛矿层吸光特性及传输特性的方法，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述锡基钙钛矿面临的两个技术问题，提供一种太阳能电池及其制备方法和改善锡基钙钛矿层吸光特性及传输特性的方法，本发明利用具备吸光能
力、且能级合适的小分子受体制备的锡基钙钛矿层薄膜，明显提高钙钛矿吸光层对长波方向的光响应，促进电子迁移，抑制载流子的非辐射复合，改善了传统锡基钙钛矿太阳能电池开路电压低的问题；另外基于上述锡基钙钛矿层制备的太阳能电池，明显改善了传统锡基钙钛矿太阳能电池近红外区域光响应不足的问题。
7.本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
8.一种改善锡基钙钛矿层吸光特性及传输特性的方法，将小分子受体溶于dmf/dmso溶液中，再加入到基于同比溶剂的锡基钙钛矿前驱体液中共混，退火并清洗得到体异质结结构的锡基钙钛矿薄膜；
9.所述小分子受体的分子结构如下：
[0010][0011]
其中，r是由正己基，羟基，磺酸基中的单个或多个基团以任意方式组合。
[0012]
进一步地，所述锡基钙钛矿薄膜为abx3结构，a为甲胺ch3nh2或甲脒hc(nh2)2；b为阳离子sn
2+
；x为阴离子cl-，br-和i-中的一种或者几种阴离子的任意组合。
[0013]
进一步地，所述锡基钙钛矿前驱体包括锡卤化物和有机/无机盐，所述锡卤化物为bx2；所述有机/无机盐为ax。
[0014]
进一步地，所述dmf/dmso溶液的浓度为5～50mg/ml；退火温度为80～100℃。
[0015]
一种太阳能电池，包括依次叠加的基片、阳极层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、空穴阻挡层和阴极，所述钙钛矿吸光层采用上述方法制备的锡基钙钛矿薄膜。
[0016]
进一步地，所述钙钛矿吸光层的厚度为200～400nm。
[0017]
进一步地，所述阳极层的方块电阻为10～20ω，厚度为100～120nm；所述空穴传输层的厚度为30nm；所述电子传输层的厚度为40nm；所述空穴阻挡层层的厚度为5nm；所述阴极的厚度为100～150nm。
[0018]
进一步地，所述基片采用柔性基片；其中，所述柔性基片为聚酯或聚酞亚胺类化合物；
[0019]
所述阳极层采用无机材料或机导电聚合物制作；其中，当所述阳极层采用无机材料时，所述无机材料为氧化铟锡、氧化锌或氧化锡中的一种金属氧化物或为金、铜、银或锌中的一种金属；当所述阳极层采用有机导电聚合物时，所述有机导电聚合物为聚噻吩、聚乙烯基本苯磺酸钠或聚苯胺；
[0020]
所述空穴传输层采用聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)或氧化镍或硫氰酸铜制作；
[0021]
所述电子传输层采用富勒烯(c60)或富勒烯衍生物(c60pcbm,c70pcbm,icba)制作；
[0022]
所述阴极采用金属或氟化物与金属复合电极制作；其中，所述金属为金、银或铝；复合电极是氟化锂与金属银、金或铜复合形成。
[0023]
一种制备上述太阳能电池的方法，包括以下步骤：
[0024]
步骤一、利用乙醇、丙酮超声和去离子水超声对透明导电基片进行清洗，清洗后将其放置在红外灯下烘干，基片上面的ito膜作为器件的阳极层，基片选用柔性基片，柔性基片为聚酯或聚酞亚胺类化合物；阳极层采用无机材料或有机导电聚合物，无机材料选用氧化铟锡或氧化锡氟，有机导电聚合物为聚噻吩、聚乙烯基苯磺酸钠或聚苯胺；
[0025]
步骤二、使用氧等离子对步骤s1干燥处理好的基片进行处理，然后在基片上旋涂空穴传输层，选择聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸，pedot:pss溶液的质量分数为10％，使用匀胶机旋涂溶液，经干燥处理后得到空穴传输层；
[0026]
步骤三、采用一步旋涂反溶剂法在步骤二制备的空穴传输层上制备锡基钙钛矿吸光层，卤化物为碘碘化锡；配体为碘化甲胺或碘化甲脒；
[0027]
步骤四、将步骤三制备好的锡基钙钛矿吸光层通过真空蒸镀制备电子传输层，电子传输层的材料为富勒烯及衍生物；
[0028]
步骤五、在步骤四制备好的电子传输层上进行真空蒸镀空穴阻挡层层，空穴阻挡层材料为邻二氮菲、邻菲咯啉类化合物；
[0029]
步骤六、保持真空腔内压力不变，在步骤五制备的空穴阻挡层之上蒸镀金属或者氟化物与金属复合层作为器件的阴极层。
[0030]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0031]
1、本发明提供了一种改善锡基钙钛矿层吸光特性及传输特性的方法，以此来提高太阳能电池的光电转换效率，与传统平面异质结结构的锡基钙钛矿太阳能电池相比，本发明小分子受体与锡基钙钛矿共同组成体异质结结构的锡基钙钛矿吸光层，锡基钙钛矿层吸收高能光子，小分子受体吸低能光子，改善了传统锡基钙钛矿太阳能电池近红外区域光响应不足的问题。
[0032]
进一步地，本发明小分子受体两侧具有手型集团，降低了对称性，增大了自由体积，在特定比例的dmf/dmso有机溶剂中具有更好的溶解性；同时该小分子受体具有合适的能级，在锡基钙钛矿吸光层与富勒烯电子传输层的界面处作为梯度能级，可以促进电子迁移，抑制载流子的非辐射复合，改善了传统锡基钙钛矿太阳能电池开路电压低的问题。
[0033]
进一步地，采用前驱液共混的方式制备体异质结结构的吸光层，与分层串联结构相比，极大的降低了上层结构旋膜时有机溶剂对下层钙钛矿薄膜的腐蚀作用。
[0034]
进一步地，小分子受体不限于一种或几种结构，分子两侧和r2处取代基的组合决定了小分子受体是一种具有易改性的改善光电特性的材料；另外通过设置小分子受体的使用浓度和退火时间，可以对各类型的锡基钙钛矿做出针对性的修饰，是一种具有普适性的改善光电特性的材料。
[0035]
2、本发明提供了一种太阳能电池，包括从下到上依次叠加的基片、阳极层、空穴传输层、吸光层、电子传输层、空穴阻挡层和阴极。其中，吸光层为一定厚度的锡基钙钛矿薄膜，能够有效的发挥体异质结结构锡基钙钛矿薄膜的光电特性，不仅能保证充分吸收可见
光，而且不影响电学传输特性。另外该太阳能电池器件吸光层由于采用锡元素制备，相比现有铅元素低毒，且二价锡离子暴露在空气中会降解为生态友好的二氧化锡，对环境几乎无危害。
[0036]
3、本发明还公开了一种太阳能电池的制备方法，太阳能电池的制备过程能够实现器件的稳定制备，保证效率的均一性和可重复性。
[0037]
综上所述，本发明弥补了现有锡基钙钛矿吸光层近红外区域光响应不足的缺陷，促进了界面处载流子迁移，解决了有机溶剂对已洁净的钙钛矿薄膜的腐蚀问题，本发明经过实际验证，太阳能电池器件转化效率相比现有技术提高20％以上，能够充分满足器件商业化使用的需要。
附图说明
[0038]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0039]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]
图1为本发明锡基钙钛矿太阳能电池器件结构示意图；
[0041]
图2为本发明实施例的体异质结结构锡基钙钛矿太阳能电池器件与现有的锡基钙钛矿太阳能电池器件在相同条件下光谱响应测试曲线对比图；
[0042]
图3为本发明实施例的体异质结结构锡基钙钛矿太阳能电池器件与原始的锡基钙钛矿太阳能电池器件在相同条件下电压—电流密度曲线对比图；
[0043]
图4是本发明实施例2的体异质结结构锡基钙钛矿太阳能电池器件与原始的锡基钙钛矿太阳能电池器件在相同条件下紫外-可见光吸收测试曲线对比图；
[0044]
图5是本发明实施例2的体异质结结构锡基钙钛矿太阳能电池器件与原始的锡基钙钛矿太阳能电池器件在相同条件下电压—电流密度曲线对比图。
[0045]
其中：1为基片；2为阳极层；3为空穴传输层；4为钙钛矿层；5为电子传输层；6为空穴阻挡层；7为阴极。
具体实施方式
[0046]
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
[0047]
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
[0048]
本发明提供一种改善锡基钙钛矿层吸光特性及传输特性的方法，将低对称性的小分子受体溶于dmf/dmso溶液中，再加入到基于同比溶剂的锡基钙钛矿前驱液中充分共混，退火并清洗得到体异质结结构的锡基钙钛矿薄膜，利用小分子受体的低对称性来增加其再有机溶剂中的溶解性，同时小分子受体具有合适的能级以及长波方向的吸光能力，改善了
锡基钙钛矿薄膜的吸光特性及传输特性。
[0049]
具体的，本发明小分子受体的分子结构如下所示：
[0050][0051]
其中，r是由正己基，羟基，磺酸基中的单个或多个基团以任意方式组合。
[0052]
本发明锡基钙钛矿薄膜为abx3结构，a为甲胺ch3nh2或甲脒hc(nh2)2；b为阳离子sn
2+
；x为阴离子cl-，br-和i-中的一种或者几种阴离子的任意组合。
[0053]
本发明将低对称性的小分子受体溶于dmf/dmso溶剂中，再加入到基于同比溶剂的锡基钙钛矿前驱液中充分共混，浓度选取5～50mg/ml；随后在80～100℃退火；最终得到质量改善的体异质结结构的锡基钙钛矿吸光层薄膜。
[0054]
具体的，锡基钙钛矿前驱体包括锡卤化物和有机/无机盐，所述锡卤化物为bx2，其中b为阳离子sn
2+
；x为阴离子cl-，br-和i-中的一种或者几种阴离子的任意组合；所述有机/无机盐为ax，其中a为甲胺ch3nh2或甲脒hc(nh2)2；b为阳离子sn
2+
。
[0055]
如图1所示，本发明提供一种太阳能电池器件，所述器件从下到上依次包括叠加的基片1、阳极层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和阴极7；其中，所述钙钛矿吸光层4采用上述改善锡基钙钛矿层吸光特性及传输特性的方法制备，即为锡基钙钛矿吸光层，其厚度为200～400nm。
[0056]
具体的，基片1是玻璃或者柔性基片，柔性基片是聚酯或聚酞亚胺类化合物。
[0057]
阳极层2采用无机材料或有机导电聚合物，该无机材料为氧化铟锡、氧化锌或氧化锡中的一种金属氧化物或为金、铜、银或锌中的一种金属，有机导电聚合物为聚噻吩、聚乙烯基本苯磺酸钠或聚苯胺。
[0058]
空穴传输层3的材料包括：聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)，氧化镍或硫氰酸铜。
[0059]
电子传输层5的材料包括：富勒烯(c60)或富勒烯衍生物(c60pcbm,c70pcbm,icba)。
[0060]
阴极7的材料为金属或氟化物与金属复合电极，金属选自金、银或铝中；复合电极是氟化锂与金属银、金或铜。
[0061]
请参阅图1，本发明的太阳能电池器件的优选结构如下：
[0062]
从下到上依次包括玻璃(塑料)基片1/ito(阳极层)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/阴极层7。
[0063]
根据上述结构式，结合器件的制备步骤详细实施方式阐述如下：
[0064]
步骤一、利用乙醇、丙酮超声和去离子水超声的方法对透明导电基片1(ito玻璃)进行清洗，清洗后将其放置在红外灯下烘干，其中透明导电基片1上面的ito膜作为器件的阳极层2，ito膜的方块电阻为10～20ω，膜厚为100～120nm。基片除选用玻璃外还可以是柔性基片，其中柔性基片可以是聚酯或聚酞亚胺类化合物。阳极层2可以采用无机材料或有机导电聚合物，该无机材料选用氧化铟锡(ito)，氧化锡氟(fto)外，还可以用有机导电聚合物为聚噻吩、聚乙烯基苯磺酸钠或聚苯胺。
[0065]
步骤二、空穴传输层3的制备：将干燥处理好的基片，使用氧等离子处理15分钟，然后在基片上旋涂空穴传输层，优先选择聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(简称pedot:pss)，pedot:pss溶液的质量分数为10％，使用匀胶机旋涂溶液，转速选择在1500rpm，匀胶时间为60s，所得空穴传输层薄膜干燥处理温度为150℃，干燥时间为0.5小时，薄膜厚度为30nm。
[0066]
步骤三、钙钛矿吸光层4的制备，在空穴传输层3上制备体异质结结构的钙钛矿吸光层4，采用一步旋涂反溶剂法制备钙钛矿吸光层。其中，卤化物选择碘化锡(sni2)；配体选择碘化甲胺(简称ch3nh3i)、碘化甲脒(简称(nh2)2chi)。
[0067]
步骤四、电子传输层5的制备：制备好的钙钛矿层4，通过真空蒸镀制备电子传输层5。电子传输材料为富勒烯及衍生物，优先选用富勒烯(简称c60)。加热温度为600℃，蒸镀速率0.1nm/s，厚度为40nm。
[0068]
步骤五、空穴阻挡层6的制备：在制备好的电子传输层5上进行真空蒸镀空穴阻挡层6。空穴阻挡层材料为邻二氮菲、邻菲咯啉类化合物，优先选用2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(简称bcp)，材料薄膜的蒸镀速率为0.01～0.2nm/s，膜厚为5nm。
[0069]
步骤六、阴极7的制备：保持上述真空腔内压力不变，在上述空穴阻挡层6之上蒸镀金属、或者氟化物与金属复合层作为器件的阴极层，膜厚为100～150nm。其中金属选自金、银或铜，优先选择银。
[0070]
为了进一验证本发明方法制备太阳能电池的效果，进行了如下具体的实施例：
[0071]
实施例1
[0072]
如图1所示，本发明制备的太阳能电池器件结构从下到上依次为：玻璃基片/ito(100nm)/pedot:pss(30nm)/bhjhc(nh2)2sni3(400nm)/c60(40nm)/bcp(5nm)/ag(120nm)。
[0073]
制备方法如下：
[0074]
s1、预刻有ito的玻璃基板的清洗：利用乙醇、丙酮超声和去离子水超声的方法对透明导电基片1(ito玻璃)进行清洗，清洗后将其放置在红外灯下烘干，其中透明导电基片1上面的ito膜作为器件的阳极层2，ito膜的方块电阻为10～20ω，膜厚为100～120nm；
[0075]
s2、空穴传输层的制备：将干燥处理好的基片，使用氧等离子处理15分钟，然后置于kw-4a匀胶机上，将配置好的pedot:pss溶液用静态配料的方法旋涂成膜，匀胶机的转速为1500rpm，匀胶时间控制在60s，样品在150℃的条件下干燥处理0.5小时，厚度为30nm；
[0076]
s3、钙钛矿层的制备：称量372mg的sni2，172mg的(碘化甲脒)fai，将上述材料加入到1.0ml的dmso混合溶液中，形成前驱液并60℃加热搅拌过夜。过滤后，以5000rpm的速度旋涂到空穴传输层上，旋涂时间60s；并且在第10s时候滴加0.7ml氯苯到溶液上方。旋涂完毕，基片在100℃烘片台退火10min，薄膜厚度为400nm。对于锡基钙钛矿与小分子受体共混形成的体异质结结构的薄膜，将低对称性的小分子受体溶于dmf/dmso溶剂中，再加入到基于同
比溶剂的锡基钙钛矿前驱液中充分共混，浓度选取5～50mg/ml。图2是体异质结结构锡基钙钛矿太阳能电池器件与原始的锡基钙钛矿太阳能电池器件在相同条件下光谱响应测试曲线对比图，可以看出体异质结结构的器件外量子效率显著增加。
[0077]
s4、电子传输层5的制备：制备好的钙钛矿层4，通过真空蒸镀制备电子传输层5。电子传输材料为富勒烯及衍生物，优先选用富勒烯(简称c60)。加热温度为600℃，蒸镀速率0.1nm/s，厚度为40nm。
[0078]
s5、空穴阻挡层6的制备：在制备好的电子传输层5上进行真空蒸镀空穴阻挡层6。空穴阻挡层材料为邻二氮菲、邻菲咯啉类化合物，优先选用2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(简称bcp)，材料薄膜的蒸镀速率为0.1nm/s，膜厚为5nm。
[0079]
s6、阴极7的制备：保持上述真空腔内压力不变，在上述空穴阻挡层6之上蒸镀金属作为器件的阴极层，膜厚为120nm。其中金属选择银。
[0080]
经过对上述制备的太阳能电池进行检测，结果如图3所示，图3为体异质结结构锡基钙钛矿太阳能电池器件与原始的锡基钙钛矿太阳能电池器件在相同条件下电压—电流密度曲线对比图，器件性能有巨大提升；其开路电压从0.52v增加到0.58v，能量转换效率从6.9％提高到9.1％，即通过本方法明显改善了传统锡基钙钛矿太阳能电池开路电压低的问题。
[0081]
实施例2
[0082]
如图1所示，本发明制备的太阳能电池器件结构从下到上依次为：玻璃基片/ito(100nm)/pedot:pss(30nm)/bhjhc(nh2)2sni3(350nm)/c60(50nm)/bcp(5nm)/ag(150nm)。
[0083]
制备方法如下：
[0084]
s1、预刻有ito的玻璃基板的清洗：利用乙醇、丙酮超声和去离子水超声的方法对透明导电基片1(ito玻璃)进行清洗，清洗后将其放置在红外灯下烘干，其中透明导电基片1上面的ito膜作为器件的阳极层2，ito膜的方块电阻为10～20ω，膜厚为100～120nm；
[0085]
s2、空穴传输层的制备：将干燥处理好的基片，使用氧等离子处理15分钟，然后置于kw-4a匀胶机上，将配置好的pedot:pss溶液用静态配料的方法旋涂成膜，匀胶机的转速为1500rpm，匀胶时间控制在60s，样品在150℃的条件下干燥处理0.5小时，厚度为30nm；
[0086]
s3、钙钛矿层的制备：称量372mg的sni2，172mg的(碘化甲脒)fai，将上述材料加入到1.0ml的dmso混合溶液中，形成前驱液并60℃加热搅拌过夜。过滤后，以6000rpm的速度旋涂到空穴传输层上，旋涂时间60s；并且在第10s时候滴加0.7ml氯苯到溶液上方。旋涂完毕，基片在100℃烘片台退火10min，薄膜厚度为350nm。对于锡基钙钛矿与小分子受体共混形成的体异质结结构的薄膜，将低对称性的小分子受体溶于dmf/dmso溶剂中，再加入到基于同比溶剂的锡基钙钛矿前驱液中充分共混，浓度选取5～50mg/ml。图4是体异质结结构锡基钙钛矿太阳能电池器件与原始的锡基钙钛矿太阳能电池器件在相同条件下紫外-可见光吸收测试曲线图，可以看出体异质结结构的器件吸光能力显著增加。
[0087]
s4、电子传输层5的制备：制备好的钙钛矿层4，通过真空蒸镀制备电子传输层5。电子传输材料为富勒烯及衍生物，优先选用富勒烯(简称c60)。加热温度为600℃，蒸镀速率0.1nm/s，厚度为50nm。
[0088]
s5、空穴阻挡层6的制备：在制备好的电子传输层5上进行真空蒸镀空穴阻挡层6。空穴阻挡层材料为邻二氮菲、邻菲咯啉类化合物，优先选用2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻
二氮杂菲(简称bcp)，材料薄膜的蒸镀速率为0.1nm/s，膜厚为5nm。
[0089]
s6、阴极7的制备：保持上述真空腔内压力不变，在上述空穴阻挡层6之上蒸镀金属作为器件的阴极层，膜厚为150nm。其中金属选择银。
[0090]
经过对上述制备的太阳能电池进行检测，结果如图5所示，图5为体异质结结构锡基钙钛矿太阳能电池器件与原始的锡基钙钛矿太阳能电池器件在相同条件下电压—电流密度曲线对比图，器件性能有巨大提升；其开路电压从0.55v增加到0.58v，能量转换效率从7.3％提高到9.2％，即通过本方法明显改善了传统锡基钙钛矿太阳能电池开路电压低的问题。
[0091]
实施例3
[0092]
如图1所示，本发明制备的太阳能电池器件结构从下到上依次为：玻璃基片/ito(100nm)/pedot:pss(30nm)/bhjch3nh3sni3(300nm)/c60(50nm)/bcp(5nm)/ag(150nm)。
[0093]
制备方法如下：
[0094]
s1、预刻有ito的玻璃基板的清洗：利用乙醇、丙酮超声和去离子水超声的方法对透明导电基片1(ito玻璃)进行清洗，清洗后将其放置在红外灯下烘干，其中透明导电基片1上面的ito膜作为器件的阳极层2，ito膜的方块电阻为10～20ω，膜厚为100～120nm；
[0095]
s2、空穴传输层的制备：将干燥处理好的基片，使用氧等离子处理15分钟，然后置于kw-4a匀胶机上，将配置好的pedot:pss溶液用静态配料的方法旋涂成膜，匀胶机的转速为1500rpm，匀胶时间控制在60s，样品在150℃的条件下干燥处理0.5小时，厚度为30nm；
[0096]
s3、钙钛矿层的制备：称量372mg的sni2，159mg的(碘化甲胺)mai，将上述材料加入到1.0ml的dmso混合溶液中，形成前驱液并60℃加热搅拌过夜。过滤后，以6000rpm的速度旋涂到空穴传输层上，旋涂时间60s；并且在第10s时候滴加0.7ml氯苯到溶液上方。旋涂完毕，基片在100℃烘片台退火10min，薄膜厚度为300nm。对于锡基钙钛矿与小分子受体共混形成的体异质结结构的薄膜，将低对称性的小分子受体溶于dmf/dmso溶剂中，再加入到基于同比溶剂的锡基钙钛矿前驱液中充分共混，浓度选取5～50mg/ml。
[0097]
s4、电子传输层5的制备：制备好的钙钛矿层4，通过真空蒸镀制备电子传输层5。电子传输材料为富勒烯及衍生物，优先选用富勒烯(简称c60)。加热温度为600℃，蒸镀速率0.1nm/s，厚度为50nm。
[0098]
s5、空穴阻挡层6的制备：在制备好的电子传输层5上进行真空蒸镀空穴阻挡层6。空穴阻挡层材料为邻二氮菲、邻菲咯啉类化合物，优先选用2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(简称bcp)，材料薄膜的蒸镀速率为0.1nm/s，膜厚为5nm。
[0099]
s6、阴极7的制备：保持上述真空腔内压力不变，在上述空穴阻挡层6之上蒸镀金属作为器件的阴极层，膜厚为150nm。其中金属选择银。
[0100]
处理后的钙钛矿层所制备器件，器件性能有巨大的提升：开路电压从0.49v提高到了0.56v，能量转化效率从5.93％提高到了7.3％。
[0101]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
[0102]
应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。