一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，钙钛矿太阳能电池依次包括导电玻璃层、甲胺铅碘多晶膜、空穴传输材料层以及金属电极层，特点是：导电玻璃层由经过界面修饰后的导电玻璃构成，界面修饰是指将导电玻璃浸泡在氨基硅烷偶联剂的有机溶液中，静置5~15分钟后取出，再在50~100℃下烘干至干燥，优点是：使用了氨基硅烷偶联剂对导电玻璃层进行界面修饰，硅烷氧基与旋涂在导电玻璃层上的钙钛矿表面相结合，起到了提高导电玻璃功函数的作用，可使电子从钙钛矿激发后难以回传，从而降低了载流子的复合率，提高电池效率。
【专利说明】
一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]I丐钛矿太阳能电池是一种基于双极性半导体材料的太阳能电池，由于其成本低，原料来源丰富，生产工艺简单，易成膜，吸光性能好，因此受到科研以及产业界的高度重视。钙钛矿材料从2009年用于太阳能电池以来，到目前效率已经超过20%，成为近三年来发展非常迅速的低成本薄膜太阳能电池，I丐钛矿太阳能电池也因此被《Sc i ence》评选为2013年十大科学突破之一。
[0003]钙钛矿太阳能电池结构的核心是具有钙钛矿晶型(AB X 3)的有机金属卤化物吸光材料。这种钙钛矿ABX3结构中，A为甲胺基(CH3NH3)，B为金属铅原子，X为氯、溴、碘等卤素原子。目前在经典结构的钙钛矿型太阳能电池中，最常见的钙钛矿有机金属卤化物吸光材料是碘化铅甲胺(CH3NH3PbI3),它的带隙约为1.5 eV，消光系数高，几百纳米厚度的薄膜就可以充分吸收800纳米以下的太阳光。并且在制备过程中，通常将含有PbI2和CH3NH3I的溶液，在常温下通过旋涂即可获得这种材料的均匀薄膜。上述特性使得这种钙钛矿型结构的电池可以实现对可见光和部分近红外光的吸收，这也是使得钙钛矿型太阳能电池能够实现高效率的重要原因。
[0004]钙钛矿太阳能电池目前有多种结构:含多孔二氧化钛的介观电池、无多孔二氧化钛的平面电池、含多孔绝缘氧化物(如三氧化二铝、氧化锆)的超结构介观电池等。尽管电池的结构多样，制备方法也较多，但是界面不可避免的存在于各种电池中。并且电子在多个界面的传输会不可避免地影响钙钛矿电池的光电转换性能。
[0005]虽然钙钛矿自身的电子传输性能非常好，但是在界面处，电子的传输效率通常依赖于钙钛矿在相邻膜层界面上的覆盖情况。但通过溶液法制备的钙钛矿覆盖情况通常很不理想，造成界面处电池内部电子的回传。这种电子的回传会导致光照下电池的开路电压以及填充因子降低，电子不能有效传出，严重影响了电池的光电转换效率。
[0006]因此，现有技术存在的问题是:钙钛矿太阳能电池界面电子复合严重，制约了电池的光电转换效率。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种能够降低电池界面电子复合率，提高电池光电转换效率的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
[0008]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种钙钛矿太阳能电池，依次包括导电玻璃层、甲胺铅碘多晶膜、空穴传输材料层以及金属电极层，所述导电玻璃层由经过界面修饰后的导电玻璃构成，所述的界面修饰是指将导电玻璃浸泡在氨基硅烷偶联剂的有机溶液中，静置5?15分钟后取出，再在50?100°C下烘干至干燥。其中，烘干时间约为5?20分钟，且只要能进行硅烷偶联的硅烷偶联剂均可用于本发明。
[0009]在一些实施方式中，所述氨基硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。由此，具有较佳的提高电池效率的效果。
[0010]在一些实施方式中，不包含电子传输层。由此，可以在节约生产成本的同时提高电池效率，更有利于大规模地产业化生产。
[0011]在一些实施方式中，所述空穴传输材料层由spiro-MeOTAD制得。由此，具有较佳的光电转换效果。
[0012]在一些实施方式中，所述甲胺铅碘多晶膜厚度为200纳米?1.5微米，所述空穴传输材料层厚度为50?500纳米，所述金属电极层厚度为50?200纳米。由此，具有较佳的光电转换效果。
[0013]—种上述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:
①对导电玻璃进行界面修饰，具体为:将导电玻璃浸泡在氨基硅烷偶联剂的有机溶液中，静置5?15分钟后取出，再在50?100°C下烘干至干燥，将该导电玻璃作为改性的导电玻璃层；
②将碘甲胺和氯化铅以摩尔比5:1?1:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，使用匀胶机将上述溶液沉积在改性的导电玻璃层上，控制温度70?150°C，结晶得到甲胺铅碘多晶膜；
③将空穴传输材料的有机溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上；
④使用蒸镀方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层。
[0014]所述氨基硅烷偶联剂的有机溶液为氨基硅烷偶联剂的乙醇溶液，浓度为0.01?
0.05M。
[0015]述空穴传输材料为spiro-MeOTAD，步骤③具体为:将浓度为0.5-1.5M的spiro-MeOTAD溶解于氯苯中，加入80%spiro-Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂，然后将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于:使用了氨基硅烷偶联剂对导电玻璃层进行界面修饰，硅烷氧基与旋涂在导电玻璃层上的钙钛矿表面相结合，起到了提高导电玻璃功函数的作用，可使电子从钙钛矿激发后难以回传，从而降低了载流子的复合率，提高电池效率。
【具体实施方式】
[0017]以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
[0018]实施例1:制备浓度为0.0IM的3-氨丙基三乙氧基硅烷(C9H23NO3Si)的乙醇溶液，对导电玻璃层进行界面修饰。
[0019]首先将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇，浓度为0.01M。将导电玻璃层浸泡于上述溶液，静置10分钟后取出，再100°C烘烤10分钟至溶剂蒸发，得到改性的导电玻璃层。
[0020]再将CH3NH3I和PbCl2以摩尔比3:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，使用匀胶机将上述溶液沉积在上述改性的导电玻璃层上。通过精确控制温度在90 0C烘烤I小时，使得结晶成为甲胺铅碘多晶膜。
[0021]在空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6Μ)中加入80%spiro-Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI)，将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
[0022]使用蒸镀的方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层，本实施例中为银电极层。
[0023]本实施例中，甲胺铅碘多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0024]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为3.89% (短路电流密度12.1ImA/cm2，开路电压0.788V，填充因子0.406)，比未经修饰的太阳能电池效率(3.52%，短路电流密度12.75mA/cm2，开路电压0.708V，填充因子
0.384)提高了约11%。提高的原因主要是电池的导电玻璃层经过氨基硅烷偶联剂修饰，在与甲胺铅碘多晶膜相邻的界面处减少了电子的复合，从而提高了电池填充因子和开路电压，因此钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提高。
[0025]实施例2:制备浓度为0.0125M的3-氨丙基三乙氧基硅烷(C9H23NO3Si)的乙醇溶液，对导电玻璃层进行界面修饰。
[0026]首先将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇，浓度为0.0125M。将导电玻璃层浸泡于上述溶液，静置10分钟后取出，再100°C烘烤10分钟至溶剂蒸发，得到改性的导电玻璃层。
[0027]再将CH3NH3I和PbCl2以摩尔比3:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，使用匀胶机将上述溶液沉积在上述改性的导电玻璃层上。通过精确控制温度在90 0C烘烤I小时，使得结晶成为甲胺铅碘多晶膜。
[0028]在空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6M)中加入80%spiro-Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI)，将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
[0029]使用蒸镀的方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层，本实施例中为银电极层。
[0030]本实施例中，甲胺铅碘多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0031 ] 在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为4.01% (短路电流密度11.95mA/cm2，开路电压0.791V，填充因子0.417)，比未经修饰的太阳能电池效率(3.52%，短路电流密度12.75mA/cm2，开路电压0.708V，填充因子
0.384)提高了约15%。提高的原因主要是电池的导电玻璃层经过氨基硅烷偶联剂修饰，在与甲胺铅碘多晶膜相邻的界面处减少了电子的复合，从而提高了电池填充因子和开路电压，因此钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提高。
[0032]实施例3:制备浓度为0.025M的3-氨丙基三乙氧基硅烷(C9H23NO3Si)的乙醇溶液，对导电玻璃层进行界面修饰。
[0033]首先将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇，浓度为0.025M。将导电玻璃层浸泡于上述溶液，静置10分钟后取出，再100°C烘烤10分钟至溶剂蒸发，得到改性的导电玻璃层。
[0034]再将CH3NH31和PbCl2以摩尔比3:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，使用匀胶机将上述溶液沉积在上述改性的导电玻璃层上。通过精确控制温度在90 0C烘烤I小时，使得结晶成为甲胺铅碘多晶膜。
[0035]在空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6Μ)中加入80%spiro-Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI)，将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
[0036]使用蒸镀的方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层，本实施例中为银电极层。
[0037]本实施例中，甲胺铅碘多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0038]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为5.37% (短路电流密度14.72mA/cm2，开路电压0.901V，填充因子0.398)，比未经处理的太阳能电池效率(3.52%)提高了约40%。提高的原因主要是电池导电玻璃层经过氨基硅烷偶联剂修饰，在与甲胺铅碘多晶膜相邻的界面处减少了电子的复合，从而提高了短路电流和开路电压，因此钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提高。
[0039]实施例4:制备浓度为0.0375M的3-氨丙基三乙氧基硅烷(C9H23NO3Si)的乙醇溶液，对导电玻璃层进行界面修饰。
[0040]首先将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇，浓度为0.0375M。将导电玻璃层浸泡于上述溶液，静置10分钟后取出，再100°C烘烤10分钟至溶剂蒸发，得到改性的导电玻璃层。[0041 ] 再将CH3NH31和PbCl2以摩尔比3:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，使用匀胶机将上述溶液沉积在上述改性的导电玻璃层上。通过精确控制温度在90 0C烘烤I小时，使得结晶成为甲胺铅碘多晶膜。
[0042]在空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6M)中加入80%spiro-Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI)，将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
[0043]使用蒸镀的方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层，本实施例中为银电极层。
[0044]本实施例中，甲胺铅碘多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0045]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为7.34% (短路电流密度20.5ImA/cm2，开路电压0.860V，填充因子0.409)，比未经处理的太阳能电池效率(3.52%)提高了一倍多。提高的原因主要是电池导电玻璃层经过氨基硅烷偶联剂修饰，在与甲胺铅碘多晶膜相邻的界面处减少了电子的复合，从而提高了短路电流、开路电压和电池填充因子，因此钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提高，并且本实施例的氨基硅烷偶联剂浓度较上述实施例的浓度更优。
[0046]实施例5:制备浓度为0.05M的3-氨丙基三乙氧基硅烷(C9H23NO3Si)的乙醇溶液，对导电玻璃层进行界面修饰。
[0047]首先将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇，浓度为0.05M。将导电玻璃层浸泡于上述溶液，静置10分钟后取出，再100°C烘烤10分钟至溶剂蒸发，得到改性的导电玻璃层。
[0048]再将CH3NH31和PbCl2以摩尔比3:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，使用匀胶机将上述溶液沉积在上述改性的导电玻璃层上。通过精确控制温度在90 0C烘烤I小时，使得结晶成为甲胺铅碘多晶膜。
[0049]在空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6M)中加入80%spiro-Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI)，将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
[0050]使用蒸镀的方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层，本实施例中为银电极层。
[0051 ]本实施例中，甲胺铅碘多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0052]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为4.23% (短路电流密度13.22mA/cm2，开路电压0.842V，填充因子0.374)，比未经处理的太阳能电池效率(3.52%)提高了 20%。提高的原因主要是电池导电玻璃层经过氨基硅烷偶联剂修饰，在与甲胺铅碘多晶膜相邻的界面处减少了电子的复合，从而提高了开路电压和电池填充因子，因此钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提高。但是本实施例中氨基硅烷偶联剂的修饰浓度较大，会影响电池内部正常电子传输，因此，相比前两个实施例，I丐钦矿太阳能电池的光电转换效率提尚幅度有所降低。
[0053]实施例6:制备浓度为0.0375M的3-氨丙基三乙氧基硅烷(C9H23NO3Si)的乙醇溶液，对导电玻璃层进行界面修饰。
[0054]首先将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇，浓度为0.0375M。将导电玻璃层浸泡于上述溶液，静置5分钟后取出，再50°C烘烤20分钟至溶剂蒸发，得到改性的导电玻璃层。
[0055]再将CH3NH3I和PbCl2以摩尔比3:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，使用匀胶机将上述溶液沉积在上述改性的导电玻璃层上。通过精确控制温度在90 0C烘烤I小时，使得结晶成为甲胺铅碘多晶膜。
[0056]在空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6M)中加入80%spiro-Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI)，将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
[0057]使用蒸镀的方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层，本实施例中为银电极层。
[0058]本实施例中，甲胺铅碘多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0059]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为5.06 %。
[0060]实施例7:制备浓度为0.0375M的3-氨丙基三乙氧基硅烷(C9H23NO3Si)的乙醇溶液，对导电玻璃层进行界面修饰。
[0061 ] 首先将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇，浓度为0.0375M。将导电玻璃层浸泡于上述溶液，静置8分钟后取出，再80°C烘烤15分钟至溶剂蒸发，得到改性的导电玻璃层。
[0062]再将CH3NH31和PbCl2以摩尔比3:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，使用匀胶机将上述溶液沉积在上述改性的导电玻璃层上。通过精确控制温度在90 0C烘烤I小时，使得结晶成为甲胺铅碘多晶膜。
[0063]在空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6Μ)中加入80%spiro-Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI)，将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
[0064]使用蒸镀的方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层，本实施例中为银电极层。
[0065]本实施例中，甲胺铅碘多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0066]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为6.89 %。
[0067]实施例8:制备浓度为0.0375M的3-氨丙基三乙氧基硅烷(C9H23NO3Si)的乙醇溶液，对导电玻璃层进行界面修饰。
[0068]首先将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇，浓度为0.0375M。将导电玻璃层浸泡于上述溶液，静置12分钟后取出，再100°C烘烤5分钟至溶剂蒸发，得到改性的导电玻璃层。
[0069]再将CH3NH31和PbCl2以摩尔比3:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，使用匀胶机将上述溶液沉积在上述改性的导电玻璃层上。通过精确控制温度在90 0C烘烤I小时，使得结晶成为甲胺铅碘多晶膜。
[0070]在空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6M)中加入80%spiro_Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI)，将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
[0071]使用蒸镀的方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层，本实施例中为银电极层。
[0072]本实施例中，甲胺铅碘多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0073]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为6.72%。
[0074]实施例9:制备浓度为0.0375M的3-氨丙基三乙氧基硅烷(C9H23NO3Si)的乙醇溶液，对导电玻璃层进行界面修饰。
[0075]首先将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇，浓度为0.0375M。将导电玻璃层浸泡于上述溶液，静置15分钟后取出，再100°C烘烤8分钟至溶剂蒸发，得到改性的导电玻璃层。
[0076]再将CH3NH31和PbCl2以摩尔比3:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，使用匀胶机将上述溶液沉积在上述改性的导电玻璃层上。通过精确控制温度在90 0C烘烤I小时，使得结晶成为甲胺铅碘多晶膜。
[0077]在空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6M)中加入80%spiro_Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI)，将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
[0078]使用蒸镀的方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层，本实施例中为银电极层。
[0079]本实施例中，甲胺铅碘多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0080]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为7.05 %。
[0081 ] I丐钛矿太阳能电池有多种结构，其中包括有电子传输层和无电子传输层的I丐钛矿太阳能电池。由于电子传输层的制备通常需要高温环境，而产生高温环境需要消耗大量的能量，从而使得生产成本增加，且不利于实现钙钛矿太阳能电池的大规模生产，因此本发明的实施例为无电子传输层钙钛矿太阳能电池的制备方法。
[0082]其中，钙钛矿太阳能电池制备过程中的条件选择是所属技术领域的技术人员所熟知的现有技术，因此本发明的实施例中仅选用了较常用的参数来进行试验，不应作为本发明的限制。除特别说明，本发明所涉及的实验试剂均可通过商业途径获得。
[0083]综上所述，本发明用浓度为0.0375M的3-氨丙基三乙氧基硅烷(C9H23NO3Si)的乙醇溶液对导电玻璃层进行界面修饰，所得到的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率较优为7.34%，比相同条件下未经处理的太阳能电池效率(3.52%)提高了一倍多。提高的原因主要是电池导电玻璃层经过氨基硅烷偶联剂修饰，在与甲胺铅碘多晶膜相邻的界面处减少了电子的复合，从而提高了短路电流、开路电压和电池填充因子，因此钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提高。
【主权项】
1.一种钙钛矿太阳能电池，依次包括导电玻璃层、甲胺铅碘多晶膜、空穴传输材料层以及金属电极层，其特征在于，所述导电玻璃层由经过界面修饰后的导电玻璃构成，所述的界面修饰是指将导电玻璃浸泡在氨基硅烷偶联剂的有机溶液中，静置5?15分钟后取出，再在50?100°C下烘干至干燥。2.如权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。3.如权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，不包含电子传输层。4.如权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输材料层由spiro-MeOTAD 制得。5.如权利要求1-4任一项所述的一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述甲胺铅碘多晶膜厚度为200纳米?1.5微米，所述空穴传输材料层厚度为50~500纳米，所述金属电极层厚度为50?200纳米。6.—种权利要求1-4任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: ①对导电玻璃进行界面修饰，具体为:将导电玻璃浸泡在氨基硅烷偶联剂的有机溶液中，静置5?15分钟后取出，再在50?100°C下烘干至干燥，将该导电玻璃作为改性的导电玻璃层； ②将碘甲胺和氯化铅以摩尔比5:1?1:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，使用匀胶机将上述溶液沉积在改性的导电玻璃层上，控制温度70?150°C，结晶得到甲胺铅碘多晶膜； ③将空穴传输材料的有机溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上； ④使用蒸镀方法，在上述多层膜上蒸镀金属电极层。7.如权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂的有机溶液为氨基硅烷偶联剂的乙醇溶液，浓度为0.01-0.05M。8.如权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述空穴传输材料为spiro-MeOTAD，步骤③具体为:将浓度为0.5-1.5M的spiro-MeOTAD溶解于氯苯中，加入80%spiro-Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶和30%spiro-Me0TAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂，然后将上述spiro-MeOTAD的溶液均匀地旋涂在甲胺铅碘多晶膜上。
【文档编号】H01L51/52GK105870360SQ201610271359
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】陈冬, 诸跃进, 张京, 黄孝坤, 王鹏, 徐洁
【申请人】宁波大学