一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

由于人类社会的高速发展，能源枯竭和环境污染等一系列问题随之产生，同时人们对能源的需求也愈加强烈，因此，发展可再生的清洁能源是必不可少的一种方式。太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，是目前发展最为快速的一种可再生清洁能源利用方式。其中，作为新型太阳能电池，钙钛矿太阳能电池被寄予厚望。

经典的钙钛矿太阳能电池的结构主要可分为三种：正置介孔结构、正置平面结构和倒置平面结构。正置介孔结构和正置平面结构中一般需要采用高温退火的电子传输层材料，不利于器件的加工制备；倒置平面结构的钙钛矿太阳能电池中各层均在较低温度下进行，有助于器件的制备，且器件回滞较小，有利于钙钛矿太阳能电池的规模化、商业化发展。因此，倒置平面结构的钙钛矿太阳能电池逐渐成为研究的热点。

目前，倒置钙钛矿太阳能电池中常用的空穴传输层的材料为聚合物，不利于钙钛矿材料的附着、成核和生长，难以形成钙钛矿薄膜，而现有技术中提升倒置钙钛矿太阳能电池性能的主要方式是对钙钛矿薄膜进行后处理。例如CN111435708A公开了一种修复钙钛矿薄膜缺陷的方法，所述制备方法包括如下阶段：阶段一，对已经制备的钙钛矿薄膜进行预处理，再采用喷涂法在钙钛矿薄膜表面喷涂钙钛矿前驱体溶液，对喷涂后钙钛矿薄膜进行风干处理或低温干燥处理；阶段二，采用热蒸汽对风干后的钙钛矿薄膜进行处理；阶段三，再使用清洗溶剂对钙钛矿薄膜进行清洗，并对清洗完的钙钛矿薄膜进行溶剂干燥即得到修复后的钙钛矿薄膜。CN11013760A公开了一种掺杂钙钛矿电池及其制备方法。所述掺杂钙钛矿电池包括FTO导电玻璃层、致密二氧化钛薄膜层、介孔二氧化钛薄膜层、钙钛矿薄膜层、空穴传输层和金电极层，其中钙钛矿薄膜层为SrCl

因此，如何提供一种具有较高质量的钙钛矿活性层且制备方法简单的钙钛矿太阳能电池，已成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本发明提供的太阳能电池中通过前接触钝化层的设置，提高了空穴传输层与钙钛矿活性层的亲和性，有助于钙钛矿活性层的附着，促进钙钛矿晶粒的成核和生长过程，进而提高钙钛矿太阳能电池的光伏电池效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的导电衬底、空穴传输层、前接触钝化层、钙钛矿活性层、电子传输层、阴极界面层和金属电极。

本发明中，通过钙钛矿太阳能电池的设计，并进一步通过前接触钝化层的设置，提高了空穴传输层与钙钛矿活性层的亲和性，有助于钙钛矿活性层的附着，促进钙钛矿晶粒的成核和生长，促进了载流子在界面处的提取，抑制了载流子的非辐射复合，进一步提高了钙钛矿太阳能电池的光伏电池效率。

以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。

作为本发明的优选技术方案，所述导电衬底选自ITO玻璃或FTO玻璃。

优选地，所述空穴传输层的材料选自聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]和/或聚[N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双苯基联苯胺]。

优选地，所述空穴传输层的厚度为5～10nm，例如可以是5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、7nm、7.5nm、8nm、8.5nm、9nm、9.5nm或10nm等。

作为本发明的优选技术方案，所述前接触钝化层的材料为前接触钝化剂。

优选地，所述前接触钝化剂选自聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚苯乙烯。

优选地，所述前接触钝化剂的数均分子量为5000～150000，例如可以是5000、10000、30000、50000、70000、90000、110000、130000或150000等。

优选地，所述前接触钝化层的厚度为5～10nm，例如可以是5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、7nm、7.5nm、8nm、8.5nm、9nm、9.5nm或10nm等。

本发明中，通过控制前接触钝化层的厚度在一定的范围内，制备得到的钙钛矿太阳能电池具有较高的光伏电池效率。若前接触钝化层的厚度较小，则前接触钝化层无法发挥作用，制备得到的钙钛矿太阳能电池的光伏效率较低；若前接触钝化层的厚度较大，将增加电池串联电阻，降低短路电流密度和填充因子，制备得到的钙钛矿太阳能电池光伏电池效率较低。

优选地，所述钙钛矿活性层的材料选自甲胺铅碘、甲脒铅碘、碘化铅、甲基碘化铵、溴化铅、甲基溴化铵、甲脒碘化铵、甲脒溴化铵、甲基氯化铵、氯化铅、碘化铯和碘化铷中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述钙钛矿活性层的厚度为400～600nm，例如可以是400nm、420nm、440nm、460nm、480nm、500nm、520nm、540nm、560nm、580nm或600nm等。

作为本发明的优选技术方案，所述电子传输层的材料选自PC

优选地，所述电子传输层的厚度为35～70nm，例如可以是35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm或70nm等。

优选地，所述阴极界面层的材料选自乙酰丙酮锆和/或浴铜灵。

优选地，所述阴极界面层的厚度为4～8nm，例如可以是4nm、4.5nm、5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、7nm、7.5nm或8nm等。

优选地，所述金属电极的材料为银、铜或铝。

优选地，所述金属电极的厚度为50～150nm，例如可以是50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm或150nm等。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)提供导电衬底，在导电衬底的任意一侧涂覆空穴传输材料，得到空穴传输层；

(2)在步骤(1)得到的空穴传输层上涂覆前接触钝化剂，得到前接触钝化层；

(3)在步骤(2)得到的前接触钝化层上涂覆钙钛矿活性材料后进行反溶剂处理，得到钙钛矿活性层；

(4)在步骤(3)得到的钙钛矿活性层上涂覆电子传输材料，得到电子传输层；

(5)在步骤(4)得到的电子传输层上涂覆阴极界面材料，得到阴极界面层；

(6)在步骤(5)得到的阴极界面层上镀覆金属电极，得到所述钙钛矿太阳能电池。

需要说明的是，本发明中在进行步骤(1)前还包括对导电衬底进行洗涤的步骤，示例性地，可使用水、丙酮和异丙醇等对导电衬底进行洗涤。

作为本发明的优选技术方案，步骤(1)所述涂覆的方法为旋涂。

优选地，所述旋涂的转速为5500～6500rpm，例如可以是5500rpm、5600rpm、5700rpm、5800rpm、5900rpm、6000rpm、6100rpm、6200rpm、6300rpm、6400rpm或6500rpm等。

优选地，所述旋涂的时间为25～35s，例如可以是25s、26s、27s、28s、29s、30s、31s、32s、33s、34s或35s等。

优选地，步骤(1)所述空穴传输材料为空穴传输材料的溶液。

需要说明的是，本发明步骤(1)中所述涂覆空穴传输材料传输层在制备钙钛矿太阳能电池的实际操作中为涂覆含有空穴传输层材料的溶液，步骤(2)、(3)(4)和(5)中同样为涂覆含有相应材料的溶液。

优选地，所述溶液的溶剂选自氯苯和/或甲苯。

优选地，所述溶液中空穴传输材料的浓度为1.5～2.5mg/mL，例如可以是1.5mg/mL、1.6mg/mL、1.7mg/mL、1.8mg/mL、1.9mg/mL、2mg/mL、2.1mg/mL、2.2mg/mL、2.3mg/mL、2.4mg/mL或2.5mg/mL等。

优选地，步骤(1)所述涂覆完成后还包括后处理的步骤。

优选地，所述后处理的方法为退火。

优选地，所述退火的温度为95～110℃，例如可以是95℃、96℃、98℃、100℃、102℃、104℃、106℃、108℃或110℃等。

优选地，所述退火的时间为7～12min，例如可以是7min、7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min或12min等。

作为本发明的优选技术方案，步骤(2)所述涂覆的方法为旋涂。

优选地，所述旋涂的转速为5500～6500rpm，例如可以是5500rpm、5600rpm、5700rpm、5800rpm、5900rpm、6000rpm、6100rpm、6200rpm、6300rpm、6400rpm或6500rpm等。

优选地，所述旋涂的时间为25～35s，例如可以是25s、26s、27s、28s、29s、30s、31s、32s、33s、34s或35s等。

优选地，步骤(2)所述前接触钝化剂为前接触钝化剂的溶液。

优选地，所述溶液的溶剂选自乙腈和/或甲醇。

优选地，所述溶液中前接触钝化剂的浓度为0.05～1mg/mL，例如可以是0.05mg/mL、0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.3mg/mL、0.4mg/mL、0.5mg/mL、0.6mg/mL、0.7mg/mL、0.8mg/mL、0.9mg/mL或1mg/mL等。

优选地，步骤(2)所述涂覆完成后还包括后处理的步骤。

优选地，所述后处理的方法为退火。

优选地，所述退火的温度为95～110℃，例如可以是95℃、96℃、98℃、100℃、102℃、104℃、106℃、108℃或110℃等。

优选地，所述退火的时间为7～12min，例如可以是7min、7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min或12min等。

作为本发明的优选技术方案，步骤(3)所述涂覆的方法为旋涂。

优选地，所述旋涂包括低转速旋涂和高转速旋涂。

优选地，所述低转速旋涂的转速为800～1200rpm，例如可以是800rpm、850rpm、900rpm、950rpm、1000rpm、1050rpm、1100rpm、1150rpm或1200rpm等。

优选地，所述低转速旋涂的时间为8～12s例如可以是8s、9s、10s、11s或12s等。

优选地，所述高转速旋涂的转速为4500～5500rpm，例如可以是4500rpm、4600rpm、4700rpm、4800rpm、4900rpm、5000rpm、5100rpm、5200rpm、5300rpm、5400rpm或5500rpm等。

优选地，所述高转速旋涂的时间为25～35s，例如可以是25s、26s、27s、28s、29s、30s、31s、32s、33s、34s或35s等。

优选地，步骤(3)所述钙钛矿活性材料为钙钛矿活性材料的溶液。

优选地，所述溶液的溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和γ-丁内酯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述溶液中钙钛矿活性材料的摩尔当量为1～1.5M，例如可以是1M、1.1M、1.2M、1.3M、1.4M或1.5M等。

优选地，步骤(3)所述反溶剂选自氯苯、甲苯、乙醚或乙酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合。

需要说明的是，步骤(3)中所述萃取需要在高转速旋涂结束前8～12s(例如可以是8s、9s、10s、11s或12s等)内使用氯苯、甲苯、乙醚或乙酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合进行反溶剂处理，以便加速钙钛矿薄膜的成核和生长，促进钙钛矿吸光层结晶，提高钙钛矿太阳能电池的光伏电池效率。

优选地，步骤(3)所述反溶剂处理完成后还包括后处理的步骤。

优选地，所述后处理的方法为退火。

优选地，所述退火的温度为60～110℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃或110℃等。

优选地，所述退火的时间为15～25min，例如可以是15min、16min、17min、18min、19min、20min、21min、22min、23min、24min或25min等。

作为本发明的优选技术方案，步骤(4)所述涂覆的方法为旋涂。

优选地，所述旋涂的转速为800～1200rpm，例如可以是800rpm、850rpm、900rpm、950rpm、1000rpm、1050rpm、1100rpm、1150rpm或1200rpm等。

优选地，所述旋涂的时间为40～50s，例如可以是40s、41s、42s、43s、44s、45s、46s、47s、48s、49s或50s等。

优选地，步骤(4)所述电子传输材料为电子传输材料的溶液。

优选地，所述溶液的溶剂选自氯苯和/或甲苯。

优选地，所述溶液中电子传输材料的浓度为15～25mg/mL，例如可以是15mg/mL、16mg/mL、17mg/mL、18mg/mL、19mg/mL、20mg/mL、21mg/mL、22mg/mL、23mg/mL、24mg/mL或25mg/mL等。

优选地，步骤(5)所述涂覆的方法为旋涂。

优选地，所述旋涂的转速为4500～5500rpm，例如可以是4500rpm、4600rpm、4700rpm、4800rpm、4900rpm、5000rpm、5100rpm、5200rpm、5300rpm、5400rpm或5500rpm等。

优选地，所述旋涂的时间为55～65s，例如可以是55s、56s、57s、58s、59s、60s、61s、62s、63s、64s或65s等。

优选地，步骤(5)所述涂覆前还包括预处理的步骤。

优选地，步骤(5)所述阴极界面材料为阴极界面材料的溶液。

优选地，所述溶液的溶剂选自乙醇和/或异丙醇。

优选地，所述溶液中阴极界面材料的浓度为0.7～1.2mg/mL，例如可以是0.7mg/mL、0.75mg/mL、0.8mg/mL、0.85mg/mL、0.9mg/mL、0.95mg/mL、1mg/mL、1.05mg/mL、1.1mg/mL、1.15mg/mL或1.2mg/mL等。

优选地，步骤(6)所述镀覆的方法为真空蒸镀。

优选地，所述真空蒸镀的真空度为(4～6)×10

作为本发明的优选技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：

(1)提供导电衬底，在导电衬底的任意一侧旋涂浓度为1.5～2.5mg/mL的空穴传输材料的溶液后，在95～110℃下进行退火处理7～12min，得到空穴传输层；所述旋涂的转速为5500～6500rpm，时间为25～35s；

(2)在步骤(1)得到的空穴传输层上旋涂浓度为0.05～1mg/mL的前接触钝化剂后，在95～110℃下进行退火处理7～12min，得到前接触钝化层；所述旋涂的转速为5500～6500rpm，时间为25～35s；

(3)在转速为800～1200rpm下，在步骤(2)得到的前接触钝化层上旋涂摩尔当量为1～1.5M的钙钛矿活性材料的溶液8～12s后，提高转速至4500～5500rpm旋涂25～35s，在旋涂结束前8～12s时进行反溶剂处理，在60～110℃下进行退火处理15～25min，得到钙钛矿活性层；

(4)在步骤(3)得到的钙钛矿活性层上旋涂浓度为15～25mg/mL的电子传输材料的溶液，得到电子传输层；所述旋涂的转速为800～1200rpm，时间为40～50s；

(5)在步骤(4)得到的电子传输层上旋涂浓度为0.7～1.2mg/mL的阴极界面材料的溶液，得到阴极界面层；所述旋涂的转速为4500～5500rpm，时间为55～65s；

(6)在真空度为(4～6)×10

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明中，通过钙钛矿太阳能电池的设计，并进一步通过前接触钝化层及其材料的设计，提高了空穴传输层与钙钛矿活性层的亲和性，有助于钙钛矿活性层的附着，促进钙钛矿晶粒的成核和生长过程，促进了载流子在界面处的提取，抑制了载流子的非辐射复合，进一步提高了钙钛矿太阳能电池的光伏电池效率，制备得到的钙钛矿太阳能电池的开路电压为1.08～1.12V，短路电流密度为21.63～22.59mA·cm

附图说明

图1为实施例1中提供的PVSK/PMMA/PTAA/ITO基底的水接触角照片；

图2为对比例1提供的PVSK/PTAA/ITO基底的水接触角照片。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例和对比例中部分组分的来源如下：

聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]：西安宝莱特光电科技有限公司；

聚[N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双苯基联苯胺]：Ossila；

聚甲基丙烯酸甲酯：Sigma-Aldrich；

聚苯乙烯：Sigma-Aldrich；

PC

PC

实施例1

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述钙钛矿太阳能电池包括依次设置的导电衬底、空穴传输层、前接触钝化层、钙钛矿活性层、电子传输层、阴极界面层和金属电极。

所述导电衬底为ITO玻璃；空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，厚度为8nm；前接触钝化层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，厚度为8nm；钙钛矿活性层的材料为由碘化铅和甲基碘化铵按摩尔当量比为1:1组成，厚度为550nm；电子传输层的材料为PC

上述钙钛矿太阳能电池的制备方法如下：

(1)在ITO玻璃的任意一侧旋涂浓度为2mg/mL的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]的氯苯溶液后，在100℃下进行退火处理10min，得到空穴传输层；所述旋涂的转速为6000rpm，时间为30s；

(2)在步骤(1)得到的空穴传输层上旋涂浓度为0.1mg/mL的聚甲基丙烯酸甲酯的乙腈溶液后，在100℃下进行退火处理10min，得到前接触钝化层；所述旋涂的转速为6000rpm，时间为30s；

(3)在转速为1000rpm下，在步骤(2)得到的前接触钝化层上旋涂摩尔当量为1.2M的钙钛矿活性材料的溶液10s后，提高转速至5000rpm旋涂30s，并在旋涂结束前10s使用氯苯进行萃取，在65℃下退火20s后，升温至100℃并进行退火处理20min，得到钙钛矿活性层；所述钙钛矿活性材料的溶液的溶剂由N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜按体积比7:3组成；

(4)在步骤(3)得到的钙钛矿活性层上旋涂浓度为20mg/mL的PC

(5)在步骤(4)得到的电子传输层上旋涂浓度为1mg/mL的乙酰丙酮锆的乙醇溶液，得到阴极界面层；所述旋涂的转速为5000rpm，时间为60s；

(6)在真空度为5×10

本实施例中，将完成步骤(3)的材料记为PVSK/PMMA/PTAA/ITO基底，使用接触角测试仪(型号为AST VCA OPTIMA)对其进行测试，如图1所示，由图1可知，PVSK/PMMA/PTAA/ITO基底的水接触角为68.9°，具有较好的亲水性；使用荧光寿命成像显微镜(尼康，型号为Nikon A1R Confocal Microscope)对PVSK/PMMA/PTAA/ITO基底进行测试，用540nm的激发光激发基底，使钙钛矿层产生的受激电子和处于基态的空穴复合产生荧光，通过测试得到荧光强度随时间的变化，对测试结果进行拟合，拟合方程为如下所示：

I(t)＝A

其中，A

根据公式：τ

由表1可知，使用前接触钝化层的PVSK/PMMA/PTAA/ITO基底，具有更短的荧光寿命，τ

实施例2

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述钙钛矿太阳能电池包括依次设置的导电衬底、空穴传输层、前接触钝化层、钙钛矿活性层、电子传输层、阴极界面层和金属电极。

所述导电衬底为FTO玻璃；空穴传输层的材料为聚[N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双苯基联苯胺]，厚度为9nm；前接触钝化层的材料为聚苯乙烯，厚度为10nm；钙钛矿活性层的材料为甲胺铅碘，厚度为500nm；电子传输层的材料为PC

上述钙钛矿太阳能电池的制备方法如下：

(1)在FTO玻璃的任意一侧旋涂浓度为2.5mg/mL的[N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双苯基联苯胺]的甲苯溶液后，在105℃下进行退火处理8min，得到空穴传输层；所述旋涂的转速为6200rpm，时间为28s；

(2)在步骤(1)得到的空穴传输层上旋涂浓度为0.2mg/mL的聚苯乙烯的乙腈溶液后，在95℃下进行退火处理12min，得到前接触钝化层；所述旋涂的转速为5700rpm，时间为25s；

(3)在转速为800rpm下，在步骤(2)得到的前接触钝化层上旋涂摩尔当量为1M的甲胺铅碘的N,N-二甲基甲酰胺溶液8s后，提高转速至4500rpm旋涂25s，并在旋涂结束前12s使用氯苯进行萃取，在60℃下退火25s后，升温至105℃并进行退火处理22min，得到钙钛矿活性层；

(4)在步骤(3)得到的钙钛矿活性层上旋涂浓度为18mg/mL的PC

(5)在步骤(4)得到的电子传输层上旋涂浓度为1.1mg/mL的乙酰丙酮锆的乙醇溶液，得到阴极界面层；所述旋涂的转速为5500rpm，时间为58s；

(6)在真空度为4.5×10

实施例3

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述钙钛矿太阳能电池包括依次设置的导电衬底、空穴传输层、前接触钝化层、钙钛矿活性层、电子传输层、阴极界面层和金属电极。

所述导电衬底为ITO玻璃；空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，厚度为10nm；前接触钝化层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，厚度为7nm；钙钛矿活性层的材料由甲胺铅碘、碘化铅和甲基氯化铵按摩尔当量比为9:1:1组成，厚度为600nm；电子传输层的材料为PC

上述钙钛矿太阳能电池的制备方法如下：

(1)在ITO玻璃的任意一侧旋涂浓度为3mg/mL的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]的氯苯溶液后，在110℃下进行退火处理7min，得到空穴传输层；所述旋涂的转速为6500rpm，时间为32s；

(2)在步骤(1)得到的空穴传输层上旋涂浓度为0.1mg/mL的聚甲基丙烯酸甲酯的甲醇溶液后，在110℃下进行退火处理11min，得到前接触钝化层；所述旋涂的转速为6300rpm，时间为35s；

(3)在转速为900rpm下，在步骤(2)得到的前接触钝化层上旋涂摩尔当量为1.3M的钙钛矿活性材料的溶液11s后，提高转速至4800rpm旋涂28s，并在旋涂结束前8s使用氯苯进行萃取，在70℃下退火30s后，升温至110℃并进行退火处理18min，得到钙钛矿活性层；所述钙钛矿活性材料的溶液的溶剂由N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜按体积比7:3组成；

(4)在步骤(3)得到的钙钛矿活性层上旋涂浓度为15mg/mL的PC

(5)在步骤(4)得到的电子传输层上旋涂浓度为1.2mg/mL的浴铜灵的异丙醇溶液，得到阴极界面层；所述旋涂的转速为5200rpm，时间为63s；

(6)在真空度为4×10

实施例4

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述钙钛矿太阳能电池包括依次设置的导电衬底、空穴传输层、前接触钝化层、钙钛矿活性层、电子传输层、阴极界面层和金属电极。

所述导电衬底为ITO玻璃；空穴传输层的材料为聚[N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双苯基联苯胺]，厚度为5nm；前接触钝化层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，厚度为6nm；钙钛矿活性层的材料由甲胺铅碘、碘化铅和甲基溴化铵按摩尔当量比为9:1:1组成，厚度为400nm；电子传输层的材料为PC

上述钙钛矿太阳能电池的制备方法如下：

(1)在ITO玻璃的任意一侧旋涂浓度为1.5mg/mL的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]的氯苯溶液后，在95℃下进行退火处理12min，得到空穴传输层；所述旋涂的转速为5800rpm，时间为25s；

(2)在步骤(1)得到的空穴传输层上旋涂浓度为0.05mg/mL的聚甲基丙烯酸甲酯的乙腈溶液后，在105℃下进行退火处理7min，得到前接触钝化层；所述旋涂的转速为6500rpm，时间为32s；

(3)在转速为1100rpm下，在步骤(2)得到的前接触钝化层上旋涂摩尔当量为1.1M的钙钛矿活性材料的溶液12s后，提高转速至5200rpm旋涂32s，并在旋涂结束前10s使用氯苯进行萃取，在100℃下进行退火处理25min，得到钙钛矿活性层；所述钙钛矿活性材料的溶液的溶剂由N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜按体积比7:3组成；

(4)在步骤(3)得到的钙钛矿活性层上旋涂浓度为25mg/mL的PC

(5)在步骤(4)得到的电子传输层上旋涂浓度为0.8mg/mL的乙酰丙酮锆的乙醇溶液，得到阴极界面层；所述旋涂的转速为4800rpm，时间为65s；

(6)在真空度为5.2×10

实施例5

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述钙钛矿太阳能电池包括依次设置的导电衬底、空穴传输层、前接触钝化层、钙钛矿活性层、电子传输层、阴极界面层和金属电极。

所述导电衬底为ITO玻璃；空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，厚度为6nm；前接触钝化层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，厚度为6.5nm；钙钛矿活性层的材料为甲胺铅碘，厚度为450nm；电子传输层的材料为PC

上述钙钛矿太阳能电池的制备方法如下：

(1)将ITO玻璃置于超声仪(型号为SB-5200DTD)中，依次使用去离子水、丙酮和异丙醇对ITO玻璃进行洗涤；其中超声的功率为100W，洗涤的时间为20min；

(2)在ITO玻璃的任意一侧旋涂浓度为1.8mg/mL的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]的氯苯溶液后，在100℃下进行退火处理11min，得到空穴传输层；所述旋涂的转速为5500rpm，时间为35s；

(3)在步骤(2)得到的空穴传输层上旋涂浓度为0.05mg/mL的聚甲基丙烯酸甲酯的乙腈溶液后，在100℃下进行退火处理10min，得到前接触钝化层；所述旋涂的转速为5500rpm，时间为28s；

(4)在转速为1200rpm下，在步骤(3)得到的前接触钝化层上旋涂摩尔当量为1.5M的甲胺铅碘的γ-丁内酯溶液9s后，提高转速至5500rpm旋涂35s，并在旋涂结束前10s使用氯苯进行萃取，在110℃下进行退火处理15min，得到钙钛矿活性层；

(5)在步骤(4)得到的钙钛矿活性层上旋涂浓度为22mg/mL的PC

(6)在步骤(5)得到的电子传输层上旋涂浓度为0.7mg/mL的乙酰丙酮锆的乙醇溶液，得到阴极界面层；所述旋涂的转速为4500rpm，时间为55s；

(7)在真空度为6×10

实施例6

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，与实施例1的区别仅在于聚甲基丙烯酸甲酯的乙腈溶液的浓度为0.05mg/mL，前接触钝化层的厚度为5nm，其他条件与实施例1相同。

实施例7

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，与实施例1的区别仅在于聚甲基丙烯酸甲酯的乙腈溶液的浓度为0.13mg/mL，前接触钝化层的厚度为10nm，其他条件与实施例1相同。

实施例8

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，与实施例1的区别仅在于聚甲基丙烯酸甲酯的乙腈溶液的浓度为0.04mg/mL，前接触钝化层的厚度为4nm，其他条件与实施例1相同。

实施例9

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，与实施例1的区别仅在于聚甲基丙烯酸甲酯的乙腈溶液的浓度为0.15mg/mL，前接触钝化层的厚度为12nm，其他条件与实施例1相同。

实施例10

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，前接触钝化层的材料为聚乙烯，其他条件与实施例1相同。

对比例1

本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述钙钛矿太阳能电池不含前接触钝化层，所述钙钛矿太阳能电池的制备方法如下：

(1)在ITO玻璃的任意一侧旋涂浓度为2mg/mL的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]的氯苯溶液后，在100℃下进行退火处理10min，得到空穴传输层；所述旋涂的转速为6000rpm，时间为30s；

(2)在转速为1000rpm下，在步骤(1)得到的空穴传输层上旋涂摩尔当量为1.2M的钙钛矿活性材料的溶液10s后，提高转速至5000rpm旋涂30s，并在旋涂结束前10s使用氯苯进行萃取，在65℃下退火20s后，升温至100℃并进行退火处理20min，得到钙钛矿活性层；所述钙钛矿活性层材料由碘化铅和甲基碘化铵按摩尔当量比为1:1组成，钙钛矿活性材料的溶液的溶剂由N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜按体积比7:3组成；

(3)在步骤(2)得到的钙钛矿活性层上旋涂浓度为20mg/mL的PC

(4)在步骤(3)得到的电子传输层上旋涂浓度为1mg/mL的乙酰丙酮锆的乙醇溶液，得到阴极界面层；所述旋涂的转速为5000rpm，时间为60s；

(5)在真空度为5×10

本对比例中，将完成步骤(2)的材料记为PVSK/PTAA/ITO基底，使用接触角测试仪(型号为AST VCA OPTIMA)对其进行测试，如图2所示，由图2可知，PVSK/PTAA/ITO基底的水接触角为90.8°，具有疏水性；使用荧光寿命成像显微镜(尼康，型号为Nikon A1R ConfocalMicroscope)对PVSK/PTAA/ITO基底进行测试，用540nm的激发光激发基底，使钙钛矿层产生的受激电子和处于基态的空穴复合产生荧光，通过测试得到荧光强度随时间的变化，对测试结果进行拟合，拟合方程为如下所示：

I(t)＝A

其中，A

根据公式τ

由表1可知，不使用前接触钝化层的PVSK/PTAA/ITO基底的荧光寿命较长，τ

表1

对上述实施例和对比例提供的钙钛矿太阳能电池的性能进行测试，测试标准如下：

将制备好的钙钛矿太阳能电池置于太阳光模拟器中(光焱科技股份有限公司，型号为Enlitech SS-F5-3A)，在一个太阳光强度的照射下，用测试源表(Keysight B2901A)对器件施加偏压(Vp，偏压范围-0.1～1.2V)并测试器件输出电流，得到偏压-电流密度曲线。

开路电压(Voc)：电池片没有接负载时的端电压，即偏压-电流密度曲线中电流密度为0mA·cm

短路电流密度(Jsc)：单位面积电池片短路时的输出电流，即偏压-电流密度曲线中偏压为0V时的电流密度。

填充因子(FF)：FF＝max(Vp×Jsc)，

其中，Vp为偏压电压，Jsc为短路电流密度。

光伏电池效率(PCE)：PCE＝Voc×Jsc×FF。

上述性能的测试结果如表2所示：

表2

由表2的数据可知，本发明通过对钙钛矿太阳能电池的设计，并进一步通过对前接触钝化层结构及材料的设计，提高了空穴传输层与钙钛矿活性层的亲和性，有助于钙钛矿活性层的附着，促进钙钛矿晶粒的成核和生长过程，促进了载流子在界面处的提取，抑制了载流子的非辐射复合，进一步提高了钙钛矿太阳能电池的光伏电池效率，制备得到的钙钛矿太阳能电池的开路电压为1.08～1.12V，短路电流密度为21.63～22.59mA·cm

与实施例1相比，若前接触钝化层的厚度较小(实施例8)，则制备得到的钙钛矿太阳能电池的开路电压较低为1.04V，短路电流密度较小为20.02mA·cm

与实施例1相比，若前接触钝化层的材料为聚乙烯(实施例10)，则制备得到的钙钛矿太阳能电池的开路电压较低为1.01V，短路电流密度较小为12.43mA·cm

综上所述，本发明通过对钙钛矿太阳能电池的设计，并进一步通过对前接触钝化层结构及材料的设计，提高了空穴传输层与钙钛矿活性层的亲和性，有助于钙钛矿活性层的附着，促进钙钛矿晶粒的成核和生长过程，促进了载流子在界面处的提取，抑制了载流子的非辐射复合，进一步提高了钙钛矿太阳能电池的光伏电池效率。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。