一种基于草酸钝化的高稳定钙钛矿太阳能电池及其制备方法

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种基于草酸钝化的高稳定钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿(PVSK)材料由于具有光吸收系数高、载流子寿命长、带隙可调、易加工以及低成本等优点，成为了下一代太阳能电池的研究重点。与发展最为成熟、应用广泛、高稳定性的硅基电池相比，钙钛矿电池在高温、高湿等复杂环境下易发生严重的分解，因此，稳定性问题是限制钙钛矿电池商业化的最大因素。

在有机无机杂化铅基钙钛矿中，甲脒基(CH(NH

研究表明，钙钛矿的表面和晶界是最易发生分解的部位。例如：在钙钛矿表面不稳定的悬挂键(如：未配位的Pb

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明在钙钛矿表面制备具有强键合作用、难溶于水且自身稳定的PbC

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供了一种基于草酸钝化的高稳定钙钛矿太阳能电池，所述电池自下而上包括ITO导电基底层、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和金属电极，所述钙钛矿光吸收层为经H

优选地，所述ITO导电基底层的方阻为5-25Ω，透过率为70-95％。

优选地，所述电子传输层为SnO

优选地，所述钙钛矿光吸收层为有机无机杂化的APbX

优选地，所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD【2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴】空穴传输层，厚度为100-300nm。

优选地，所述金属电极为Au电极，厚度为50-300nm。

本发明还提供了上述的基于草酸钝化的高稳定钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

S1、在ITO导电基底层上沉积电子传输层；

S2、在步骤S1的电子传输层上沉积经H

S3、在步骤S2的钙钛矿光吸收层上沉积空穴传输层；

S4、在步骤S3的空穴传输层上沉积金属电极，即制得基于草酸钝化的高稳定钙钛矿太阳能电池。

优选地，步骤S2中，在电子传输层上沉积经H

方式一：在采用旋涂法沉积的过程中将溶有H

方式二：在电子传输层上沉积钙钛矿光吸收层后，将所得钙钛矿薄膜置于H

方式三：在电子传输层上沉积钙钛矿光吸收层后，将所得钙钛矿薄膜在80-180℃下退火5-60min，然后置于溶有H

本发明通过H

进一步地，在方式一中，H

优选地，ITO导电基底层在使用前需先依次经玻璃清洗剂、去离子水、丙酮和无水乙醇超声处理，并吹干。

优选地，溶有H

优选地，所述电子传输层为SnO

将浓度为15％的SnO

优选地，所述钙钛矿光吸收层为有机无机杂化的APbX

优选地，所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD空穴传输层。其沉积方法为：将Spiro-OMeTAD空穴传输层前驱液旋凃到钙钛矿光吸收层上，每平方厘米玻璃片上滴加10-30μL空穴传输层前驱液，然后在旋涂速度为2000-6000rpm、旋涂时间为20-60s的条件下得到100-300nm厚的空穴传输层。其中，所述的Spiro-OMeTAD空穴传输层前驱液的制备方法为：往1mL氯苯加入50-100mg的Spiro-OMeTAD粉末、5-50μL的4-叔丁基吡啶、5-50μL的溶有双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液，双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液的浓度为400-600mg/L。

优选地，所述金属电极为Au电极，其沉积方法为：将步骤S3制备好的样品放入真空蒸发镀膜设备中，真空度达到1×10

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种基于草酸钝化的高稳定钙钛矿太阳能电池，自下而上包括ITO导电基底层、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和金属电极，所述钙钛矿光吸收层为经H

附图说明

图1是H

图2为未经H

图3为未经H

图4为钙钛矿太阳能电池的电流-电压曲线图。

图中的Control、0.1mg/mL和0.5mg/mL分别为未使用H

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到。

实施例1一种基于H

该电池自下而上由ITO导电基底层、SnO

(1)选择方阻为20Ω，透过率在85％，大小为1.5cm×1.5cm的ITO(180nm)导电玻璃为衬底，将ITO导电基底依次经去离子水、丙酮、无水乙醇超声处理15min后以氮气吹干备用；

(2)电子传输层的制备：将质量百分浓度为15％的SnO

(3)制备钙钛矿光吸收层：将0.5mg H

(4)空穴传输层的制备：将72.3mg的Spiro-OMeTAD、17.5μL的浓度为520mg/mL双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液和28.8μL的4-叔丁基吡啶溶于1mL的氯苯中，配置得到Spiro-OMeTAD空穴传输层前驱液，然后用移液枪取60μL前驱液滴在钙钛矿光吸收层上，旋涂速度为3000rmp，时间为30s，制备出厚度为200nm的空穴传输层，并将其放于湿度在20％左右的干燥箱中氧化2h；

(5)金属电极的制备：将蒸镀设备的气压升到5×10

实施例2一种基于H

除步骤(3)外，其余步骤的制备方法同实施例1。

本实施例的步骤(3)具体为：将0.1mg H

实施例3一种基于H

除步骤(3)外，其余步骤的制备方法同实施例1。

本实施例的步骤(3)具体为：将1.4mmol的FAI、1.4mmol的PbI

实施例4一种基于H

除步骤(3)外，其余步骤的制备方法同实施例1。

本实施例的步骤(3)具体为：将1.4mmol的FAI、1.4mmol的PbI

对比例1未用H

该电池自下而上由ITO导电基底层、SnO

本对比例的步骤(3)具体为：将1.4mmol的FAI、1.4mmol的PbI

实验例1性能测试

(1)湿度稳定性测试

将实施例4制备的H

如图3所示，图中的A-0、A-7和A-12分别指放置0天、7天和12天后的钙钛矿薄膜谱图；谱图中的11.7°峰为非钙钛矿δ相的峰，该峰的强弱反映了钙钛矿晶相α相转化为非钙钛矿相δ相的程度。其中，图3a为未用H

此外，实施例1-3的钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性与实施例1相同或相似。

(2)光电性能测试

在模拟AM1.5G的太阳光照射条件下(光强度为100mW/cm

由图4和表1可知，经H

此外，实施例3、4的钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性与实施例1相同或相近(相差小于5％)。

表1各钙钛矿太阳能电池的光电性能参数

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。