一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池

1.本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池。

背景技术：

2.有机无机杂化钙钛矿具有优异的光电性能如带隙可调、光吸收强、载流子扩散长度长以及拥有双极性电荷传输能力，使得钙钛矿太阳能电池的发展十分迅速，效率从2009年的3.8％提升到如今的25.7％。平面反型钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、效率高和迟滞效应低等优点，因此受到研究者的广泛关注。
3.对钙钛矿进行成分设计和形貌优化可以有效提升器件的性能，此外电荷传输材料的选择也是影响器件性能和稳定性的重要因素。pedot:pss作为一种应用最广泛的空穴传输材料存在以下两个缺点：一是pedot:pss水溶液，其亲水特性导致器件会吸收大气中的水分影响器件的稳定性；二是pedot:pss的酸度会腐蚀ito。这两个缺点会导致pedot:pss/钙钛矿界面产生不可逆转的恶化，从而导致器件性能下降。
4.目前诸如p3ht、ptaa，被用来替换pedot：pss。但ptaa具有较强的疏水性，未经其他处理直接在ptaa上面涂覆的钙钛矿薄膜覆盖率差，缺陷很多。因此，许多研究致力于ptaa与钙钛矿之间的界面修饰，以实现电池更高的稳定性和可控制的界面疏水性，制备得到具有高转换效率、强稳定性的钙钛矿光伏器件。

技术实现要素：

5.为了提高ptaa空穴传输层上钙钛矿薄膜的覆盖率和质量，进而提升器件效率，本实用新型提供一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池自下而上依次包括透明导电衬底、ptaa空穴传输层、钙钛矿吸光层、c
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电子传输层、浴铜灵缓冲层、金属电极，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池包括空穴修饰层氟化锂，所述空穴修饰层氟化锂设于ptaa空穴传输层和钙钛矿吸光层之间。
6.进一步地，所述空穴修饰层氟化锂通过热蒸镀法与所述ptaa空穴传输层连接。
7.进一步地，所述空穴修饰层氟化锂的厚度为1-5nm。
8.进一步地，所述透明导电衬底的材料为ito导电衬底，所述空穴传输层的材料为ptaa，所述钙钛矿吸光层的材料为fa
x
ma
1-x
pbi3，所述电子传输层的材料为c
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，所述缓冲层的材料为浴铜灵bcp，所述金属电极的材料为ag或al电极。
9.进一步地，所述空穴传输层的厚度为10-30nm，所述钙钛矿层的厚度为400-700nm，所述c
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电子传输层的厚度为15-45nm，所述浴铜灵缓冲层的厚度为2-5nm，所述金属电极的厚度为80-120nm。
10.本实用新型具有如下有益效果：
11.本实用新型在ptaa空穴传输层和钙钛矿吸光层之间蒸镀一层氟化锂作为空穴修饰层，氟化锂能够改善ptaa薄膜的强疏水性，从而改善ptaa与钙钛矿间的界面接触，实现高
覆盖率、高质量、大晶粒和低缺陷密度的钙钛矿薄膜。根据本实用新型制备的平面反式结构的钙钛矿太阳电池稳定性提高的同时，具有更高的开路电压与短路电流，进而提高了器件光电转换效率。
附图说明
12.图1为本实用新型提供的一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池的器件结构图；
13.图1标号说明：
14.1-透明导电衬底；
15.2-ptaa空穴传输层；
16.3-空穴修饰层氟化锂；
17.4-钙钛矿吸光层；
18.5-c
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电子传输层；
19.6-浴铜灵缓冲层；
20.7-金属电极。
具体实施方式
21.以下参考说明书附图介绍本实用新型的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
22.附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
23.如图1所示，本实用新型制备的钙钛矿电池至下而上依次是透明导电衬底1、ptaa空穴传输层2、空穴修饰层氟化锂3、钙钛矿吸光层4、c
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电子传输层5、浴铜灵缓冲层6、金属电极7。
24.实施例：
25.首先，取plasma预处理过的洁净ito导电玻璃，利用旋涂法制备ptaa薄膜；接着，采用热蒸镀法在ptaa薄膜上沉积空穴修饰层氟化锂；然后，利用旋涂法制备钙钛矿吸光层；再用热蒸镀法制备c
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电子传输层和浴铜灵缓冲层bcp，最后，采用热蒸镀法沉积银金属电极，既得所述的基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池。
26.对比例：
27.首先，取plasma预处理过的洁净ito导电玻璃，利用旋涂法制备ptaa薄膜；然后，利用旋涂法制备钙钛矿吸光层；再用热蒸镀法制备c
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电子传输层和缓冲层bcp，最后，采用热蒸镀法沉积银金属电极，既得所述的基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池。
28.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：

1.一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池自下而上依次包括透明导电衬底、ptaa空穴传输层、钙钛矿吸光层、c
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电子传输层、浴铜灵缓冲层、金属电极，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池还包括空穴修饰层氟化锂，所述空穴修饰层氟化锂设于ptaa空穴传输层和钙钛矿吸光层之间。2.根据权利要求1所述的一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴修饰层氟化锂通过热蒸镀法与所述ptaa空穴传输层连接。3.根据权利要求1所述的一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴修饰层氟化锂的厚度为1-5nm。4.根据权利要求1所述的一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述透明导电衬底的材料为ito导电衬底，所述空穴传输层的材料为ptaa，所述钙钛矿吸光层的材料为fa
x
ma
1-x
pbi3，所述电子传输层的材料为c
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，所述缓冲层的材料为浴铜灵bcp，所述金属电极的材料为ag或al电极。5.根据权利要求1所述的一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述ptaa空穴传输层的厚度为10-30nm，所述钙钛矿吸光层的厚度为400-700nm，所述c
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电子传输层的厚度为15-45nm，所述浴铜灵缓冲层的厚度为2-5nm，所述金属电极的厚度为80-120nm。

技术总结

本实用新型公开了一种基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池，依次在透明导电衬底上制备PTAA空穴传输层、空穴修饰层氟化锂、钙钛矿吸光层、C

技术研发人员：

果馨 姚鑫 刘祖刚

受保护的技术使用者：

中国计量大学

技术研发日：

2022.08.02

技术公布日：

2022/12/20