CN110335946A - 一种钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料及太阳能电池 - Google Patents

一种钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料及太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料及太阳能电池。该钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料包括P型钙钛矿吸光层材料和N型钙钛矿吸光层材料；P型钙钛矿吸光层材料ABX3中BX2与AX的摩尔比为1：m，1<m<2；N型钙钛矿吸光层材料ABX3中BX2与AX的摩尔比为n:1，1<n<2。包括上述吸光层材料的钙钛矿太阳能电池的稳定性和光电转化效率都有提高。

Description

一种钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料及太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池的吸光层材料及太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
随着社会的不断发展和进步，人类对于能源的需求也越来越大。与传统的化石能源的不可再生和污染环境特性相比，太阳能是可再生且清洁环保的。传统太阳能电池的代表为非晶硅太阳能电池，但是非晶硅太阳能电池的制作成本高，制作程序繁琐，对环境的污染极大。
钙钛矿太阳能电池作为新一代太阳能电池的代表，其制作简单，成本低的优点为各方人士所青睐。但是其稳定性弱，光电转换效率低和大面积制备困难等问题一直是困扰其商业化的主要原因。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种光电转化效率高，稳定性有提高的钙钛矿太阳能电池。
为了实现上述目的，本发明首先提供了一种钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料，该钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料包括P型钙钛矿吸光层材料和N型钙钛矿吸光层材料；其中P型钙钛矿吸光层材料ABX3中BX2与AX的摩尔比为1：m，1<m<2；N型钙钛矿吸光层材料ABX3中BX2与AX的摩尔比为n：1，1<n<2。
本发明的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料中一层为由P型钙钛矿吸光层材料制成的，另一层为由N型钙钛矿吸光层材料制成的，并且P型/N型钙钛矿吸光层材料ABX3中BX2与AX具有特定摩尔比，可以在钙钛矿吸光层内部形成PN结，引入内建电场，致使光生载流子的移动更具有方向性，从而提高载流子的分离率，减小载流子的复合率，进而提高钙钛矿太阳能电池的短路电流，开路电压和填充因子，使得钙钛矿太阳能电池的稳定性和光电转化效率都有提高。
在本发明的一具体实施方式中，采用的P型钙钛矿吸光层材料ABX3中：
A为Cs、MA、FA中的一种或两种以上的组合；
B为Pb和/或Sn；
X为Cl、Br、I中的一种或两种以上的组合。
在本发明的一具体实施方式中，N型钙钛矿吸光层材料ABX3中：
A为Cs、MA、FA中的一种或两种以上的组合；
B为Pb和/或Sn；
X为Cl、Br、I中的一种或两种以上的组合。
在本发明的一具体实施方式中，P型钙钛矿吸光层材料ABX3与N型钙钛矿吸光层材料ABX3的元素可以相同也可以不同。P型钙钛矿吸光层材料与N型钙钛矿吸光层材料都具有ABX3的结构式，但是P型和N型钙钛矿吸光层材料中的A、B、X可以相同，也可以不同。A为Cs、MA、FA中的一种或两种以及两种以上的组合，B为Pb、Sn中的一种或两种的组合，X为Cl、Br、I中的一种或两种以及两种以上的组合。
本发明还提供了一种制备钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层的方法，该方法采用本发明的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料制备钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层，具体方法该方法包括：
配制P型钙钛矿吸光层材料的溶液，其中，配制P型钙钛矿吸光层材料的溶液采用的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上的组合；
将P型钙钛矿吸光层材料的溶液制备在电荷传输层上，形成P型钙钛矿吸光层；
在P型钙钛矿吸光层上制备N型钙钛矿吸光层材料ABX3中的BX2；
配制N型钙钛矿吸光层材料ABX3中的AX的溶液，其中，AX的溶液采用的溶剂为异丙醇；
在BX2上旋涂AX的溶液，形成N型钙钛矿吸光层。
在本发明的一具体实施方式中，P型钙钛矿吸光层材料的溶液的浓度为0.5mol/L-2mol/L。
在本发明的一具体实施方式中，N型钙钛矿吸光层材料ABX3中的AX的溶液的浓度为0.1mol/L-5mol/L。
在本发明的一具体实施方式中，该钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层的厚度为50nm-2000nm。
在本发明的一具体实施方式中，以钙钛矿吸光层材料的总厚度为100％计，N型钙钛矿吸光层材料的厚度占钙钛矿吸光层的总厚度的百分比量为x，x＝5％-95％，P型钙钛矿吸光层材料的厚度占钙钛矿吸光层的总厚度的百分比量为1-x。
在本发明的一具体实施方式中，制备P型钙钛矿吸光层时，可以为旋涂法、真空蒸发法、磁控溅射法的一种或两种以上的组合。
在本发明的一具体实施方式中，制备N型钙钛矿吸光层的BX2层时，采用物理方法，比如，可以溅射，激光脉冲沉积等。
本发明还提供了一种钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池包括：导电基底、第一电荷传输层、本发明的钙钛矿吸光层材料制备的钙钛矿吸光层、第二电荷传输层、对电极。
本发明的钙钛矿太阳能电池由于通过采用本发明特有的PN型钙钛矿吸光层材料制备形成钙钛矿吸光层，使得该钙钛矿太阳能电池的稳定性和光电转化效率均有提高。
在本发明的一具体实施方式中，第一电荷传输层为空穴传输层。
具体地，空穴传输层可以为无机空穴传输层和/或有机空穴传输层。
其中，采用的无机空穴传输层的材料可以为NiO、Cu2O、MoO3中的一种或两种以上的组合。
其中，采用的有机空穴传输层的材料可以为Spiro-OMeTAD、PEDOT:PSS、PTAA中的一种或两种以上的组合。
在本发明的一具体实施方式中，第二电荷传输层为电子传输层。
具体地，电子传输层可以为无机电子传输层和/或有机电子传输层。
其中，采用的无机电子传输层的材料可以为TiO2、ZnO、SnO2中的一种或两种以上的组合。
其中，采用的有机电子传输层的材料可以为PCBM。
在本发明的一具体实施方式中，采用的导电基底可以包括FTO或ITO。
在本发明的一具体实施方式中，采用的对电极的材料为Al、Ag、Au、Mo、Cr、C中的一种或两种以上的组合。
本发明的钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿吸光层为PN结结构，钙钛矿吸光材料本身的特性决定了P型和N型钙钛矿的掺杂浓度很低，属于弱P，弱N型。由此形成PN结后引入的内建电场比较小，在此结构的钙钛矿太阳能电池中，光生载流子的主要运动形式依旧是浓度梯度和能级差引起的扩散运动，但是由于引入了一个比较小的内建电场，光生载流子还可以在内建电场的作用下发生定向漂移运动。所以可以使此结构的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率最高可以提高20％。
本发明的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层内部形成PN结，引入内建电场，致使光生载流子的移动更具有方向性，可以提高载流子的分离率，减小载流子的复合率。由该钙钛矿吸光层制备得到的钙钛矿太阳能电池，得到的电池无论短路电流、开路电压或填充因子，都有较大提高，进而提升光电转换效率。此外，该钙钛矿太阳能电池的稳定性也有一定程度提升。
附图说明
图1为本发明的实施例中的一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其具有如图1所示的结构，具体包括以下制备步骤：
清洗玻璃：对FTO玻璃用锌粉加稀盐酸进行刻蚀，将刻蚀完的玻璃切割成2.5cm×2.5cm的小玻璃。对小玻璃依次用洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮各超声20分钟。用氮气吹干后在紫外臭氧机中处理30分钟。
空穴传输层制备：配制氧化镍溶液。溶液的浓度为10mg/mL。将玻璃加热，过滤配备的空穴传输层材料前驱液，用喷枪喷涂过滤好的前驱液。
制备P型钙钛矿吸光层：制备P型钙钛矿溶液，溶质为MAPbI3。MAI/PbI2为1.05:1。溶液的浓度为PbI2为580mg/mL，MAI为210mg/mL。取1个洗净的20mL的棕色试剂瓶，量取5.8g的PbI2和2.1g的MAI依次加入到试剂瓶中，然后再加入10mL的DMF。用旋涂法将上述溶液旋涂到空穴传输层上，制备P型钙钛矿吸光层。用量为2.5cm×2.5cm的小电池每块钙钛矿溶液为500微升，滴加反溶剂氯苯。旋涂好后在加热板上100℃加热10分钟。
制备N型钙钛矿吸光层：在制备的P型钙钛矿吸光层上制备N型钙钛矿吸光层。在真空腔内放置5.8gPbI2固体，通过真空蒸发的方法，制备60nm的PbI2薄膜。真空腔的压强在10-2-10-6Pa，蒸发速率为0.1-1A。配制MAI溶液。浓度为180mg/mL，溶质为异丙醇。将MAI溶液滴加到PbI2薄膜上，用量为2.5cm×2.5cm的小电池上为500微升，用旋涂法制备出N型钙钛矿吸光层。
制备电子传输层：在所制备的PN结型钙钛矿薄膜上依次旋涂PCBM，BCP。PCBM用量为每块2.5cm×2.5cm的电池在400-500微升，旋涂好后在75℃的加热板上加热10分钟。BCP的用量在700-800微升，旋涂好后在加热板上加热10分钟。
制备对电极：抽真空至2.1×10-4Pa，再预蒸镀5分钟。Ag蒸发的速率前100nm为0.5A/s，100-1000nm在6A/S上下。
对比例1
本对比例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括以下制备步骤：
清洗玻璃：对FTO玻璃用锌粉加稀盐酸进行刻蚀，将刻蚀完的玻璃切割成2.5cm×2.5cm的小玻璃。对小玻璃依次用洗洁精，去离子水，乙醇，丙酮各超声20分钟。用氮气吹干后在紫外臭氧机中处理30分钟。
空穴传输层制备：配制氧化镍溶液。溶液的浓度为10mg/mL。将玻璃加热，过滤配备的空穴传输层材料前驱液，用喷枪喷涂上述过滤好的前驱液。
制备钙钛矿吸光层：制备钙钛矿溶液,溶质为MAPbI3。MAI/PbI2为1:1.溶液的浓度为PbI2为580mg/mL，MAI为200mg/mL。取1个洗净的20mL的棕色试剂瓶，量取5.8g的PbI2和2g的MAI依次加入到试剂瓶中，然后再加入10mL的DMF。用旋涂法将上述溶液旋涂到空穴传输层上，制备钙钛矿吸光层。用量为2.5cm×2.5cm的小电池每块钙钛矿溶液为500微升，滴加反溶剂氯苯。旋涂好后在加热板上100℃加热10分钟。
制备电子传输层：在所制备的钙钛矿薄膜上依次旋涂PCBM，BCP。PCBM用量为每块2.5cm×2.5cm的电池在500微升，旋涂好后在75℃的加热板上加热10分钟。BCP的用量在800微升，旋涂好后在加热板上加热10分钟。
制备对电极：抽真空至2.1×10-4Pa，再预蒸镀5分钟。Ag蒸发的速率前100nm为0.5A/s，100-1000nm可以是6A/S上下。
实施例2
本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括以下制备步骤：
清洗玻璃：对FTO玻璃用锌粉加稀盐酸进行刻蚀，将刻蚀完的玻璃切割成2.5cm×2.5cm的小玻璃。对小玻璃依次用洗洁精，去离子水，乙醇，丙酮各超声20分钟。用氮气吹干后在紫外臭氧机中处理30分钟。
空穴传输层制备：配制氧化镍溶液。溶液的浓度为10mg/mL。将玻璃加热，过滤配备的空穴传输层材料前驱液，用喷枪喷涂上述过滤好的前驱液。
制备P型钙钛矿吸光层：制备P型钙钛矿溶液,溶质为MAPbI3。MAI/PbI2为1.08:1.溶液的浓度为PbI2为580mg/mL，MAI为216mg/mL。取1个洗净的20mL的棕色试剂瓶，量取5.8g的PbI2和2.16g的MAI依次加入到试剂瓶中，然后再加入10mL的DMF。用旋涂法将上述溶液旋涂到空穴传输层上，制备P型钙钛矿吸光层。用量为2.5cm×2.5cm的小电池每块钙钛矿溶液为500微升，滴加反溶剂氯苯。旋涂好后在加热板上100℃加热10分钟。
制备N型钙钛矿吸光层：在制备的P型钙钛矿吸光层上制备N型钙钛矿吸光层。在真空腔内放置5.8gPbI2固体，通过真空蒸发的方法，制备60nm的PbI2薄膜。真空腔的压强为10-2-10-6Pa，蒸发速率为0.1-1A。配制MAI溶液，浓度为180mg/mL，溶质为异丙醇。将MAI溶液滴加到PbI2薄膜上，用量为2.5cm×2.5cm的小电池上为500微升，用旋涂法制备出N型钙钛矿吸光层。
制备电子传输层：在所制备的PN结型钙钛矿薄膜上依次旋涂PCBM，BCP。PCBM用量为每块2.5×2.5的电池在400-500微升，旋涂好后在75℃的加热板上加热10分钟。BCP的用量在700-800微升，旋涂好后在加热板上加热10分钟。
制备对电极：抽真空至2.1×10-4Pa，再预蒸镀5分钟。Ag蒸发的速率前100nm为0.5A/s，100-1000nm在6A/S上下。
实施例3
本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括以下制备步骤：
清洗玻璃：对FTO玻璃用锌粉加稀盐酸进行刻蚀，将刻蚀完的玻璃切割成2.5cm×2.5cm的小玻璃。对小玻璃依次用洗洁精，去离子水，乙醇，丙酮各超声20分钟。用氮气吹干后在紫外臭氧机中处理30分钟。
空穴传输层制备：配制氧化镍溶液。溶液的浓度为10mg/mL。将玻璃加热，过滤配备的空穴传输层材料前驱液，用喷枪喷涂上述过滤好的前驱液。
制备P型钙钛矿吸光层：制备P型钙钛矿溶液，溶质为MAPbI3。MAI/PbI2为1.1:1.溶液的浓度为PbI2为580mg/mL，MAI为220mg/mL。取1个洗净的20mL的棕色试剂瓶，量取5.8g的PbI2和2.2g的MAI依次加入到试剂瓶中，然后再加入10mL的DMF。用旋涂法将上述溶液旋涂到空穴传输层上，制备P型钙钛矿吸光层。用量为2.5cm×2.5cm的小电池每块钙钛矿溶液为500微升，滴加反溶剂氯苯。旋涂好后在加热板上100℃加热10分钟。
制备N型钙钛矿吸光层：在制备的P型钙钛矿吸光层上制备N型钙钛矿吸光层。在真空腔内放置5.8g的PbI2固体，通过真空蒸发的方法，制备60nm的PbI2薄膜。真空腔的压强为10-2-10-6Pa，蒸发速率为0.1-1A。配制MAI溶液，浓度为180mg/mL，溶质为异丙醇。将MAI溶液滴加到PbI2薄膜上，用量为2.5cm×2.5cm的小电池上为500微升，用旋涂法制备出N型钙钛矿吸光层。
制备电子传输层：在所制备的PN结型钙钛矿薄膜上依次旋涂PCBM，BCP。PCBM用量为每块2.5×2.5的电池在400-500微升，旋涂好后在75℃的加热板上加热10分钟。BCP的用量在700-800微升，旋涂好后在加热板上加热10分钟。
制备对电极：抽真空至2.1×10-4Pa，再预蒸镀5分钟。Ag蒸发的速率前100nm为0.5A/s，100-1000nm在6A/S上下。
对比例2
本对比例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括以下制备步骤：
清洗玻璃：对FTO玻璃用锌粉加稀盐酸进行刻蚀，将刻蚀完的玻璃切割成2.5cm×2.5cm的小玻璃。对小玻璃依次用洗洁精，去离子水，乙醇，丙酮各超声20分钟。用氮气吹干后在紫外臭氧机中处理30分钟。配制氧化镍溶液。溶液的浓度为9mg/mL。
空穴传输层制备：配制氧化镍溶液。溶液的浓度为10mg/mL。将玻璃加热，过滤配备的空穴传输层材料前驱液，用喷枪喷涂上述过滤好的前驱液。
制备钙钛矿吸光层：制备钙钛矿溶液,溶质为Cs0.05FA0.95PbI3。Cs0.05FA0.95I/PbI2为1:1。溶液的浓度为PbI2为580mg/mL，Cs0.05FA0.95I为260mg/mL。取1个洗净的20mL的棕色试剂瓶，量取5.8g的PbI2和2.6g的Cs0.05FA0.95I依次加入到试剂瓶中，然后再加入10mL的DMF。用旋涂法将上述溶液旋涂到空穴传输层上，制备钙钛矿吸光层。用量为2.5cm×2.5cm的小电池每块钙钛矿溶液为500微升，滴加反溶剂氯苯。旋涂好后在加热板上100摄氏度加热10分钟。
制备电子传输层：在所制备的钙钛矿薄膜上依次旋涂PCBM，BCP。PCBM用量为每块2.5cm×2.5cm的电池在500微升，旋涂好后在75℃的加热板上加热10分钟。BCP的用量在800微升，旋涂好后在加热板上加热10分钟。
制备对电极：抽真空至2.1×10-4Pa，再预蒸镀5分钟。Ag蒸发的速率前100nm为0.5A/s，100-1000nm可以是6A/S上下。
实施例4
本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括以下制备步骤：
清洗玻璃：对FTO玻璃用锌粉加稀盐酸进行刻蚀，将刻蚀完的玻璃切割成2.5cm×2.5cm的小玻璃。对小玻璃依次用洗洁精，去离子水，乙醇，丙酮各超声20分钟。用氮气吹干后在紫外臭氧机中处理30分钟。
空穴传输层制备：配制氧化镍溶液。溶液的浓度为10mg/mL。将玻璃加热，过滤配备的空穴传输层材料前驱液，用喷枪喷涂上述过滤好的前驱液。
制备P型钙钛矿吸光层：制备P型钙钛矿溶液，溶质为Cs0.05FA0.95I。Cs0.05FA0.95I/PbI2为1.05:1。溶液的浓度为PbI2为580mg/mL，Cs0.05FA0.95I为273mg/mL。取1个洗净的20mL的棕色试剂瓶，量取5.8g的PbI2和2.73g的Cs0.05FA0.95I依次加入到试剂瓶中，然后再加入10mL的DMF。用旋涂法将上述溶液旋涂到空穴传输层上，制备P型钙钛矿吸光层。用量为2.5cm×2.5cm的小电池每块钙钛矿溶液为500微升，滴加反溶剂氯苯旋涂好后在加热板上100℃加热10分钟。
制备N型钙钛矿吸光层：在P型钙钛矿吸光层上制备N型钙钛矿吸光层。在真空腔内放置5.8g的PbI2固体，通过真空蒸发的方法，制备60nm的PbI2薄膜。真空腔的压强为10-2-10-6Pa，蒸发速率为0.1-1A。配制Cs0.05FA0.95I溶液，浓度为160mg/mL，溶质为异丙醇。将Cs0.05FA0.95I溶液滴加到PbI2薄膜上，用量为2.5cm×2.5cm的小电池上为500微升，用旋涂法制备出N型钙钛矿吸光层。
制备电子传输层：在所制备的PN结型钙钛矿薄膜上依次旋涂PCBM，BCP。PCBM用量为每块2.5×2.5的电池在400-500微升，旋涂好后在75℃的加热板上加热10分钟。BCP的用量在700-800微升，旋涂好后在加热板上加热10分钟。
制备对电极：抽真空至2.1×10-4Pa，再预蒸镀5分钟。Ag蒸发的速率前100nm为0.5A/s，100-1000nm在6A/S上下。
实施例5
本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括以下制备步骤：
清洗玻璃：对FTO玻璃用锌粉加稀盐酸进行刻蚀，将刻蚀完的玻璃切割成2.5cm×2.5cm的小玻璃。对小玻璃依次用洗洁精，去离子水，乙醇，丙酮各超声20分钟。用氮气吹干后在紫外臭氧机中处理30分钟。
空穴传输层制备：配制氧化镍溶液。溶液的浓度为10mg/mL。将玻璃加热，过滤配备的空穴传输层材料前驱液，用喷枪喷涂上述过滤好的前驱液。
制备P型钙钛矿吸光层：制备P型钙钛矿溶液,溶质为Cs0.05FA0.95I。Cs0.05FA0.95I/PbI2为1.08:1。溶液的浓度为PbI2为580mg/mL，Cs0.05FA0.95I为280.8mg/mL。取1个洗净的20mL的棕色试剂瓶，量取5.8g的PbI2和2.808g的Cs0.05FA0.95I依次加入到试剂瓶中，然后再加入10mL的DMF。用旋涂法将上述溶液旋涂到空穴传输层上，制备P型钙钛矿吸光层。用量为2.5cm×2.5cm的小电池每块钙钛矿溶液为500微升，反溶剂氯苯为1毫升。旋涂好后在加热板上100℃加热10分钟。
制备N型钙钛矿吸光层：在P型钙钛矿吸光层上制备N型钙钛矿吸光层。在真空腔内放置5.8g的PbI2固体，通过真空蒸发的方法，制备60nm的PbI2薄膜。真空腔的压强为10-2-10-6Pa，蒸发速率为0.1-1A。配制Cs0.05FA0.95I溶液，浓度为160mg/mL，溶质为异丙醇。将Cs0.05FA0.95I溶液滴加到PbI2薄膜上，用量为2.5cm×2.5cm的小电池上为500微升，用旋涂法制备出N型钙钛矿吸光层。
制备电子传输层：在所制备的PN结型钙钛矿薄膜上依次旋涂PCBM，BCP。PCBM用量为每块2.5cm×2.5cm的电池在400-500微升，旋涂好后在75℃的加热板上加热10分钟。BCP的用量在700-800微升，旋涂好后在加热板上加热10分钟。
制备对电极：抽真空至2.1×10-4Pa，再预蒸镀5分钟。Ag蒸发的速率前100nm为0.5A/s，100-1000nm在6A/S上下。
实施例6
本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括以下制备步骤：
清洗玻璃：对FTO玻璃用锌粉加稀盐酸进行刻蚀，将刻蚀完的玻璃切割成2.5cm×2.5cm的小玻璃。对小玻璃依次用洗洁精，去离子水，乙醇，丙酮各超声20分钟。用氮气吹干后在紫外臭氧机中处理30分钟。
空穴传输层制备：配制氧化镍溶液。溶液的浓度为10mg/mL。将玻璃加热，过滤配备的空穴传输层材料前驱液，用喷枪喷涂上述过滤好的前驱液。
制备P型钙钛矿吸光层：制备P型钙钛矿溶液，溶质为Cs0.05FA0.95I。Cs0.05FA0.95I/PbI2为1.1:1。溶液的浓度为PbI2为580mg/mL，Cs0.05FA0.95I为286mg/mL。取1个洗净的20mL的棕色试剂瓶，量取5.8g的PbI2和2.86g的Cs0.05FA0.95I依次加入到试剂瓶中，然后再加入10mL的DMF。用旋涂法将上述溶液旋涂到空穴传输层上，制备P型钙钛矿吸光层。用量为2.5cm×2.5cm的小电池每块钙钛矿溶液为500微升，反溶剂氯苯为1毫升。旋涂好后在加热板上100℃加热10分钟。
制备N型钙钛矿吸光层：在P型钙钛矿吸光层上制备N型钙钛矿吸光层。在真空腔内放置5.8g的PbI2固体，通过真空蒸发的方法，制备60nm的PbI2薄膜。真空腔的压强为10-2-10-6Pa，蒸发速率为0.1-1A。配制Cs0.05FA0.95I溶液，浓度为160mg/Ml,溶质为异丙醇。将Cs0.05FA0.95I溶液滴加到PbI2薄膜上，用量为2.5cm×2.5cm的小电池上为500微升，用旋涂法制备出N型钙钛矿吸光层。
制备电子传输层：在所制备的PN结型钙钛矿薄膜上依次旋涂PCBM，BCP。PCBM用量为每块2.5×2.5的电池在400-500微升，旋涂好后在75℃的加热板上加热10分钟。BCP的用量在700-800微升，旋涂好后在加热板上加热10分钟。
制备对电极：抽真空至2.1×10-4Pa，再预蒸镀5分钟。Ag蒸发的速率前100nm为0.5A/s，100-1000nm在6A/S上下。
对上述对比实和实施例的太阳能电池的效率进行对比，结果如表1所示。
表1
从表1的数据可以看出，通过制备两种不同掺杂类型结合在一起的吸光层结构，构成具有PN结双层钙钛矿吸光层的钙钛矿太阳能电池的短路电流，开路电压和填充因子都有明显挺高不同掺杂类型结合在一起，在吸光层内部引入了引入内建电场，从而使光生载流子的移动相比传统的钙钛矿材料更具有方向性，从而提高了载流子的分离率，减小了载流子的复合率。使短路电流，开路电压，填充因子都有提升，最终明显的提高了太阳能电池的转换效率。

Claims (10)

1.一种钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料，其中，该钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料包括P型钙钛矿吸光层材料和N型钙钛矿吸光层材料；其中，P型钙钛矿吸光层材料ABX3中BX2与AX的摩尔比为1：m，1<m<2；N型钙钛矿吸光层材料ABX3中BX2与AX的摩尔比为n:1，1<n<2。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料，其中，所述P型钙钛矿吸光层材料ABX3中：
A为Cs、MA、FA中的一种或两种以上的组合；
B为Pb和/或Sn；
X为Cl、Br、I中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料，其中，所述N型钙钛矿吸光层材料ABX3中：
A为Cs、MA、FA中的一种或两种以上的组合；
B为Pb和/或Sn；
X为Cl、Br、I中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料，其中，所述P型钙钛矿吸光层材料ABX3与所述N型钙钛矿吸光层材料ABX3的元素相同或不同。
5.一种制备钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层的方法，其中，该方法采用权利要求1-4任一项所述的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层材料制备钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层，所述方法包括：
配制P型钙钛矿吸光层材料的溶液，其中，配制P型钙钛矿吸光层材料的溶液采用的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上的组合；
将P型钙钛矿吸光层材料的溶液制备在电荷传输层上，形成P型钙钛矿吸光层；
在P型钙钛矿吸光层上制备N型钙钛矿吸光层材料ABX3中的BX2；
配制N型钙钛矿吸光层材料ABX3中的AX的溶液，其中，AX的溶液采用的溶剂为异丙醇；
在BX2上旋涂AX的溶液，形成N型钙钛矿吸光层；
优选地，P型钙钛矿吸光层材料的溶液的浓度为0.5mol/L-2mol/L；
优选地，N型钙钛矿吸光层材料ABX3中的AX的溶液的浓度为0.1mol/L-5mol/L。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层的厚度为50nm-2000nm；
优选地，以钙钛矿吸光层材料的总厚度为100％计，N型钙钛矿吸光层材料的厚度占钙钛矿吸光层的总厚度的百分比量为x＝5％-95％，P型钙钛矿吸光层材料的厚度占钙钛矿吸光层的总厚度的百分比量为1-x。
7.一种钙钛矿太阳能电池，其中，该钙钛矿太阳能电池包括：导电基底、第一电荷传输层、权利要求1-4任一项所述材料制备的钙钛矿吸光层、第二电荷传输层、对电极。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述第一电荷传输层为空穴传输层；
优选地，所述空穴传输层为无机空穴传输层和/或有机空穴传输层；
其中，所述无机空穴传输层的材料为NiO、Cu2O、MoO3中的一种或两种以上的组合；
其中，所述有机空穴传输层的材料为Spiro-OMeTAD、PEDOT:PSS、PTAA中的一种或两种以上的组合。
9.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述第二电荷传输层为电子传输层；
优选地，所述电子传输层为无机电子传输层和/或有机电子传输层；
其中，所述无机电子传输层的材料为TiO2、ZnO、SnO2中的一种或两种以上的组合；
其中，所述有机电子传输层的材料为PCBM。
10.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述导电基底包括FTO或ITO；
优选地，所述对电极的材料为Al、Ag、Au、Mo、Cr、C中的一种或两种以上的组合。
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