一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法与流程

本发明涉及光伏器件，尤其是涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、钙钛矿因具有光电性能优异、制备方法简单和成本低廉等优点成为了光伏领域的焦点。自2009年miyasaka等首次将钙钛矿引入到太阳能电池中并获得了3.8％的光电转换效率，钙钛矿太阳能电池发展迅速，短短十年的时间，其效率已经超过25.5％。相较于传统晶硅太阳能电池，钙钛矿太阳能电池有巨大的发展潜力。但钙钛矿太阳能电池脆弱的长期稳定性是阻碍其实际应用的因素之一。

2、钙钛矿太阳能电池中通常存在许多本征缺陷、杂质缺陷和晶界缺陷，这些缺陷不仅影响器件的光电转换效率还会影响器件的光热稳定。其中，电子传输层与钙钛矿层之间的界面缺陷是不可忽视的。sno2作为正式器件中最常用的电子传输层材料，快速结晶过程中会产生大量缺陷(如空位缺陷、反位缺陷及间隙缺陷等)，导致与钙钛矿层之间的能级失配，阻碍电子的顺利注入。界面缺陷的存在会加剧水氧对钙钛矿的侵蚀导致其分解，影响器件的长期稳定性。

3、目前常用的方法是对电子传输层进行元素掺杂及表面修饰。其中，对sno2进行体相掺杂通过将金属离子及添加剂溶于sno2前驱体溶液中实现的，由于金属离子掺杂量较少且各种添加剂材料在前驱体溶液中的溶解度有限，只能钝化部分薄膜内部缺陷。对sno2的表面钝化及界面修饰通常是通过带有酸性官能团的修饰材料对金属氧化物表面产生化学腐蚀嫁接上层钙钛矿晶体。然而，这一方法通常会影响基于基底表面结构的钙钛矿晶体外延生长过程以及在埋底界面处产生较强的晶格应力，不利于有序的钙钛矿结晶和高效的载流子传输。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池，通过采用胍类化合物的盐酸盐对sno2层进行表面修饰，能够同时钝化sno2表面缺陷和调控钙钛矿的结晶，从而使得钙钛矿太阳能电池器件的界面缺陷减少，器件长期稳定性明显提高。

2、本发明的第二目的在于提供一种如上所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，该方法操作简单。

3、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池，在sno2层和钙钛矿层之间设置有修饰层；所述修饰层包括胍类化合物的盐酸盐。

5、进一步地，所述胍类化合物的盐酸盐中包括氨基基团。

6、优选地，所述胍类化合物的盐酸盐中还包括苯基基团和/或羧基基团。

7、进一步地，所述胍类化合物的盐酸盐包括氨基胍盐酸盐、1,3-二氨基胍盐酸盐和4-胍基苯甲酸盐酸盐中的一种或多种。

8、进一步地，所述修饰层的厚度为1～10nm。

9、进一步地，所述sno2层还包括所述胍类化合物的盐酸盐。

10、进一步地，所述钙钛矿层还包括所述胍类化合物的盐酸盐。

11、进一步地，所述钙钛矿太阳能电池，包括依次接触的导电衬底、所述sno2层、所述修饰层、所述钙钛矿层、空穴传输层和金属电极。

12、进一步地，所述钙钛矿太阳能电池，包含以下特征(1)至(3)中的至少一种：

13、(1)所述导电衬底包括fto玻璃、ito玻璃、ato玻璃和izo玻璃中的至少一种；

14、(2)所述空穴传输层包括spiro-ometad或ptaa；

15、(3)所述金属电极包括ag、cu和au中的至少一种。

16、本发明还提供了如上所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其包括如下步骤：

17、将含有胍类化合物的盐酸盐的溶液涂覆于sno2层表面，退火后得到修饰层。

18、进一步地，所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包含以下特征(1)至(4)中的至少一种：

19、(1)所述含有胍类化合物的盐酸盐的溶液中，胍类化合物的盐酸盐的浓度为0.3～0.6mg/ml；

20、(2)所述涂覆的方式包括旋涂；

21、(3)所述旋涂的转速为4000～6000rpm，旋涂的时间为10～60s；

22、(4)所述退火包括：在110～150℃退火处理10～30min。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、本发明的钙钛矿太阳能电池通过在sno2层和钙钛矿层之间设置修饰层，通过胍类化合物的盐酸盐对sno2表面进行修饰，能够同时钝化sno2表面缺陷和调控钙钛矿结晶。胍类化合物的盐酸盐中，氯离子能够钝化氧化锡表面的氧空位缺陷，重构能级结构，改善了sno2表面形貌，为钙钛矿的结晶提供了平整光滑的基底；含有孤对电子的氨基与锡离子发生路易斯酸碱反应，实现了对氧化锡的n型掺杂，有利于产生更多电子；同时，铵根基团能够锚定钙钛矿前驱体中的卤素，通过氢键作用，有助于金属卤化物的均匀分布，调控钙钛矿的垂直结晶。胍类化合物的盐酸盐修饰后，氧化锡表面的疏水性提高，有利于提高湿度稳定性。

25、本发明的钙钛矿太阳能电池通过引入胍类化合物的盐酸盐进行表面修饰，修饰后的器件界面缺陷减少，器件长期稳定性提升，且有利于钙钛矿的结晶和高效的载流子传输。

技术特征：

1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，在sno2层和钙钛矿层之间设置有修饰层；所述修饰层包括胍类化合物的盐酸盐。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述胍类化合物的盐酸盐中包括氨基基团；

3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述胍类化合物的盐酸盐包括氨基胍盐酸盐、1,3-二氨基胍盐酸盐和4-胍基苯甲酸盐酸盐中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述修饰层的厚度为1～10nm。

5.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sno2层还包括所述胍类化合物的盐酸盐。

6.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿层还包括所述胍类化合物的盐酸盐。

7.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括依次接触的导电衬底、所述sno2层、所述修饰层、所述钙钛矿层、空穴传输层和金属电极。

8.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包含以下特征(1)至(3)中的至少一种：

9.如权利要求1～8任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一种：

技术总结
本发明涉及光伏器件技术领域，尤其是涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本发明的钙钛矿太阳能电池，在SnO<subgt;2</subgt;层和钙钛矿层之间设置有修饰层；所述修饰层包括胍类化合物的盐酸盐。钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：将含有胍类化合物的盐酸盐的溶液涂覆于SnO<subgt;2</subgt;层表面，退火后得到修饰层。本发明通过采用胍类化合物的盐酸盐对SnO<subgt;2</subgt;层进行表面修饰，能够同时钝化SnO<subgt;2</subgt;表面缺陷和调控钙钛矿的结晶，从而使得钙钛矿太阳能电池器件的界面缺陷减少，提高器件的长期稳定性。

技术研发人员：王晓洁,请求不公布姓名,邵君,于振瑞
受保护的技术使用者：无锡极电光能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12