CN110970564A - 一种以TBA-Azo为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种以TBA-Azo为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种以TBA‑Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于钙钛矿太阳能电池技术领域，所述电池由ITO/PTAA/MAPbI3/TBA‑Azo：PCBM/C60/BCP/Cu组成。本发明使用的TBA‑Azo疏水材料将有效的填充三维钙钛矿材料的界面与表面，从而有效阻止三维钙钛矿中有效成分的挥发；另一方面其具有的独特的疏水结构，将使得空气中的水分被阻挡，大大增加了钙钛矿太阳能电池的抗水性。在此基础上，TBA‑Azo作为界面钝化层材料，与PCBM材料共混，将与钙钛矿材料界面与表面中剩余未匹配的Pb离子结合，进而有效消除钙钛矿本身存在的深能级缺陷，从而增加钙钛矿太阳能电池器件的效率。

Description

一种以TBA-Azo为界面疏水层的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，具体涉及一种以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
背景技术
钙钛矿太阳能电池(PSCs)发展迅速，自2009年至今不到十年的时间里，光电转化效率(PCE)从3.8％一路攀升到超过23％。钙钛矿材料本身具有的高吸光系数、高迁移率、较长的载流子寿命和迁移长度，以及带隙可调换等优点，使得其越来越受到科学界的关注与青睐，也逐渐成为最有希望代替硅材料的新一代太阳能电池材料。然而，钙钛矿材料较为活泼，导致钙钛矿太阳能电池存在稳定性不足的缺点。原因总结起来有二：一方面是钙钛矿材料本身的有机组分(如甲胺(MA)、甲眯(FA)等)易挥发，导致钙钛矿太阳能电池会随时间的变化发生分解，另一方面，钙钛矿太阳能电池在暴露在空气中后，受到空气中水和氧气的侵蚀，使得性能降低。因此，寻找高效稳定的界面层材料将有效地减少钙钛矿材料内部、外部两方面的不利影响，从而获得具有长期稳定性的高性能钙钛矿太阳能电池。
发明内容
本发明的目的是采用简单的工艺提供一种以3,4,5-tris(n-dodecyloxy)benzoylamide with an Azo moiety(TBA-Azo)材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
TBA-Azo的分子式如下所示：
Figure BDA0002330535300000011
其中，三条碳长链使得该分子结构具备有效的疏水特性，碳氧官能团能有效消除钙钛矿表面Pb聚集的现象。此疏水材料TBA-Azo在之前的研究中应用于生物医学领域，本发明首次应用于光伏领域。
该钙钛矿太阳能电池的基本结构为ITO/PTAA/MAPbI3/TBA-Azo：PCBM/C60/BCP/Cu，其中ITO以及Cu分别作为阳极与阴极，PTAA作为空穴传输层，MAPbI3作为有源层，TBA-Azo：PCBM作为界面优化及疏水层，C60/BCP作为电子能级匹配的电子传输层。这种疏水材料将有效的填充三维钙钛矿材料的界面与表面，从而有效阻止三维钙钛矿中有效成分的挥发；另一方面因为这种材料具有的独特的疏水结构，将使得空气中的水分被阻挡，大大增加了钙钛矿太阳能电池的抗水性。在此基础上，TBA-Azo作为界面钝化层材料，与PCBM材料共混，将与钙钛矿材料界面与表面中剩余未匹配的Pb离子结合，进而有效消除钙钛矿本身存在的深能级缺陷，从而增加钙钛矿太阳能电池器件的效率，主要表现在开路电压Voc以及填充因子上。这样添加了TBA-Azo界面缓冲层材料的钙钛矿太阳能电池将从内外两方面大大提升其稳定性，从而获得高性能的钙钛矿太阳能电池。
结构中，PTAA为poly(bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenylamine))，PCBM为[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methylester，BCP为2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline，C60为fullerene，有源层材料MAPbI3为MAI(碘化甲胺)与PbI2溶液混合高温退火制得，具有良好的光吸收能力，较高的载流子迁移率以及优异的载流子迁移长度。本发明除引入的新型材料TBA-Azo为实验室化学合成，并未进行商用外，其余材料包括PTAA、PCBM、BCP、C60、MAI、PbI2，以及各类有机溶剂均可购买得到。
本发明所述的一种以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其步骤如下，
1)将ITO导电玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗15～20min，然后通过氮气流进行干燥；
2)将PTAA溶解在甲苯溶液中，配成浓度为1～5mg/mL的溶液，搅拌均匀后，旋涂在ITO导电玻璃上，转速为2000～5000rpm，旋涂时间为30～50s，得到PTAA空穴传输层，厚度为1～5nm；然后在90～100℃热台上退火20～30min；
3)有源层将采用近年发展迅猛的钙钛矿材料，本发明应用的钙钛矿体系为MAPbI3。首先制备前驱体溶液，将MAI与PbI2以摩尔比1：(1～1.5)的比例溶解在DMF与DMSO体积比为(4～9)：1的混合溶剂中，配成浓度为0.5～1.5mol/L的MAPbI3前驱体溶液，再在50℃～80℃下加热搅拌2～4小时；将配好的上述溶液旋涂在步骤(2)得到的PTAA空穴传输层上，转速为2000～5000rpm，旋涂时间为30～50s，在开始旋涂的25～35s时滴加150～300μL甲苯，得到MAPbI3有源层，厚度为100～200nm；然后在90～110℃下退火30～50min；
4)将PCBM与TBA-Azo共同溶解在邻二氯苯中，浓度分别为15～30mg/mL与0.1～1mg/mL；充分搅拌后旋涂在步骤3)得到的器件上，转速为4000～7000rpm，旋涂时间为30～50s，得到TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层，厚度为10～20nm；然后在60～90℃下退火30～50min；
5)通过真空蒸镀的方法沉积C60/BCP电子传输层：在多源有机气相分子沉积系统中，在真空度为1×10-4～5×10-4Pa的条件下，在步骤4)得到的器件上依次蒸镀10～13nm的C60与BCP，得到C60/BCP电子传输层；
6)在真空度小于1×10-3Pa的条件下，在步骤5)得到的器件上蒸镀80～100nm厚度的Cu，从而制备得到本发明所述的以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池。
本发明所采用的TBA-Azo材料为淡黄色溶液，由于其特殊的分子结构，使得其制备的器件在表现出疏水稳定性的同时，能够显著增加钙钛矿内部的载流子正常传输，从而增加钙钛矿太阳能电池的光电性能，具体表现为钙钛矿的开路电压以及短路电流的提升，以及随之而来的光电转换效率PCE的提高，详见表1。此外器件相关稳定性测试的结果详见表2。
表1：不同浓度的TBA-Azo疏水材料的钙钛矿太阳能电池器件光电性能参数比较
Figure BDA0002330535300000031
表2：有无TBA-Azo疏水材料的钙钛矿太阳能电池器件的稳定性能参数比较
Figure BDA0002330535300000041
从表1可以看出，当未加入TBA-Azo疏水材料时，对比器件的短路电流密度(Jsc)为23.6mA·cm2，开路电压(Voc)为1.05V，填充因子(FF)为71.3％，光电转换效率为17.7％；当加入TBA-Azo疏水材料浓度为0.1mg/mL时，器件的短路电流密度(Jsc)为23.5mA·cm2，开路电压(Voc)为1.05V，填充因子(FF)为71.7％，光电转换效率为17.7％；当加入TBA-Azo疏水材料浓度为0.2mg/mL时，器件的短路电流密度(Jsc)为23.4mA·cm2，路电压(Voc)为1.06V，填充因子(FF)为72.1％，光电转换效率为17.9％；当加入TBA-Azo疏水材料浓度为0.5mg/mL时，器件的短路电流密度(Jsc)为23.4mA·cm2，开路电压(Voc)为1.08V，填充因子(FF)为74.6％，光电转换效率为18.9％；当加入TBA-Azo疏水材料浓度为1mg/mL时，器件的短路电流密度(Jsc)为22.4mA·cm2，开路电压(Voc)为1.07V，填充因子(FF)为73.1％，光电转换效率为17.5％；当加入TBA-Azo疏水材料浓度为2mg/mL时，器件的短路电流密度(Jsc)为21.5mA·cm2，开路电压(Voc)为1.06V，填充因子(FF)为72.4％，光电转换效率为16.5％；当加入TBA-Azo疏水材料浓度为5mg/mL时，器件的短路电流密度(Jsc)为16.9mA·cm2，开路电压(Voc)为0.93V，填充因子(FF)为68.4％，光电转换效率为10.8％；当加入TBA-Azo疏水材料浓度为10mg/mL时，器件的短路电流密度(Jsc)12.3mA·cm2，路电压(Voc)为0.71V，填充因子(FF)为69.0％，光电转换效率为6.0％。由器件A-E可以得出，器件C，即当TBA-Azo浓度为0.5mg/mL时，器件性能提升最大，此即为最优浓度。
如表2所示，在此浓度基础上进行基础器件与最优器件的稳定性测试，可以看出，当未加入TBA-Azo疏水材料时，钙钛矿在120小时、60小时、600小时，保持原有光电转换效率的比例分别为93.0％、76.3％、60.5％；当加入0.5mg/mL TBA-Azo疏水材料时，钙钛矿在120小时、360小时、600小时，保持原有光电转换效率的比例分别为97.2％、93.8％、90.5％。
附图说明
图1：本发明所述一种以TBA-Azo材料为疏水层的钙钛矿太阳能电池结构示意图；各部分名称为：1、ITO导电玻璃2、PTAA空穴传输层3、MAPbI3有源层4、TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层5、C60/BCP复合电子传输层；6、Cu金属电级。
图2：本发明所应用TBA-Azo材料在邻二氯苯中的疏水角测试图，其中均选取玻璃为衬底，a图为未旋涂TBA-Azo材料的玻璃衬底的疏水角，如图所示为46.6°；b图为旋涂0.5mg/mL TBA-Azo材料的玻璃衬底的疏水角，如图所示为85.7°。由图可以清晰的比较出TBA-Azo材料具有的优异疏水特性，从而可以有效提高钙钛矿太阳能电池器件的稳定性。
图3：实施例1与实施例4制备的未添加/添加TBA-Azo材料(表1中的器件A与器件D)的钙钛矿太阳能电池器件在100mw·cm-2的AM1.5 G标准太阳光照射下测得的J-V特性曲线。
如图所示，结合表1可知，作为对照器件(未添加TBA-Azo材料)，实施例2器件的短路电流密度为23.6mA·cm-2，开路电压(Voc)为1.05V，填充因子(FF)为71.3％，相对低的PCE为17.7±0.3％。然而，添加了0.5mg/mL浓度TBA-Azo材料的钙钛矿太阳能电池器件，在保持短路电流密度23.4mA·cm-2基本不变的情况下，填充因子提高到74.6％，开路电压提高到1.08V，以及随之而来提高的光电转换效率18.9±0.6％。由此可知，本次发明引入的疏水材料TBA-Azo对于钙钛矿太阳能电池器件的光伏特性所引起的显著提高作用。
图4：实施例1与实施例4制备的未添加/添加TBA-Azo材料的钙钛矿太阳能电池器件(即表1中的器件A与器件D)在空气条件下(湿度50±10％，温度25±3℃以及日光灯照射下)静置的稳定性能测试曲线，结合表2可知，对比器件仅能在空气条件下保持150h左右的90％原始效率，然而加入0.5mg/mL浓度疏水材料的钙钛矿太阳能电池器件可以保持90％原始效率超过600小时。从而可以看出加入TBA-Azo之后钙钛矿太阳能电池器件稳定性方面的显著提高。
图5：实施例1与实施例4制备的未添加/添加TBA-Azo材料的钙钛矿太阳能电池器件(即表1中的器件A与器件D)IPCE曲线及积分电流曲线。其中，未添加TBA-Azo材料的积分电流值为21.8mA·cm2，而添加了疏水材料的积分电流值为21.4mA·cm2。由此可以看出添加疏水材料的钙钛矿太阳能器件在影响光吸收以及短路电流方面没有明显区别。
图6：基础结构为ITO导电玻璃/PTAA/MAPbI3器件的稳态荧光曲线；是将PCBM或者PCBM与TBA-Azo混合液旋涂在基础结构器件表面并进行退火制得PCBM器件以及PCBM与TBA-Azo器件。如图所示，钙钛矿器件在经过PCBM旋涂之后荧光强度下降，这与PCBM本身良好的电子传输能力相关，而加入TBA-Azo之后，钙钛矿器件的荧光强度得到进一步的下降，这表明，加入TBA-Azo之后PCBM/TBA-Azo层的电子传输能力得到进一步提升，这将有助于解决钙钛矿表面以及晶界处由于缺陷引起的能量紊乱问题，使得器件性能得到稳固提升。此外，可以看出疏水材料优化器件出现明显的荧光蓝移现象，这表明疏水材料的加入使得钙钛矿的结晶度增加，从而使得钙钛矿光伏性能得到大大加强。
图7：基础结构为ITO导电玻璃/PTAA/MAPbI3器件的瞬态荧光曲线；是将PCBM或者PCBM与TBA-Azo混合液旋涂在钙钛矿表面并进行退火制得PCBM器件以及TBA-Azo器件。其中得到的寿命趋势与图6的稳态荧光测试一致。这印证了图7中，对于疏水材料TBA-Azo能够提高电子传输能力的现象。
图8：实施例1与实施例4制备的未添加/添加TBA-Azo材料的钙钛矿太阳能电池器件(即表1中器件A与器件D)通过c-v和c-f法测量，热导谱法计算出的缺陷态密度图。从图中可以明显看出实施例3在添加疏水材料后缺陷态密度得到显著的降低，这表明疏水材料TBA-Azo不仅仅作为疏水层提高器件的稳定性，同时也可以填补钙钛矿材料本身的缺陷，使得器件的光电性能得到提升。
图9：实施例1与实施例4制备的未添加/添加TBA-Azo材料的钙钛矿太阳能电池器件(即表1中器件A与器件D)在不同光强下测量的开路电压拟合图。从图中可以明显看出加入疏水材料TBA-Azo后器件的线性度得到提高，这也表明器件内部载流子的传输机制得到优化，很好的解释了开路电压Voc的提高。
图10：实施例3制备的添加TBA-Azo材料的钙钛矿太阳能电池器件的正扫-反扫j-v曲线图，从中可以清楚看出电流电压迟滞现象已被基本消除，这说明钙钛矿内部晶界处缺陷已基本被消除。
具体实施方式：
实施例1：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮，乙醇，去离子水超声清洗20min，然后通过氮气流进行干燥，其中ITO作为电极；
2.将PTAA溶解在甲苯溶液中，配成浓度为2mg/mL的溶液，搅拌均匀后，旋涂在ITO导电玻璃上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，可以得到PTAA空穴传输层，厚度为2nm。然后在90℃热台上退火20min；
3.将MAI与PbI2以1：1的摩尔比例溶解在DMF:DMSO＝9:1(体积比)的混合溶剂中，使配成的MAPbI3前驱溶液浓度为0.75mol/L，并在80℃的环境下加热搅拌两个小时。然后将配好的溶液旋涂在制备好PTAA空穴传输层上，转速为4000rpm，旋涂时间为40s，在32s时滴加300μL甲苯溶剂，得到MAPbI3有源层，厚度为150nm；将旋涂好的器件在100℃的环境下退火30min；
4.将PCBM溶解在邻二氯苯中，浓度为20mg/mL，充分搅拌后，旋涂在器件上，转速为5000rpm，旋涂30s，得到TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层，厚度15nm；之后将旋涂好的器件在60℃的条件下退火30min；
5.在多源有机气相分子沉积系统中，真空度为5×10-4Pa的条件下，依次蒸镀12nm和9nm的C60与BCP，得到C60/BCP电子传输层；
6.通过真空蒸镀的方法蒸镀电极，保证真空度小于1×10-3Pa的条件下，
蒸镀85nm厚度的Cu。从而制得基础对照的钙钛矿太阳能电池器件。
实施例2：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮，乙醇，去离子水超声清洗20min，然后通过氮气流进行干燥，其中ITO作为电极；
2.将PTAA溶解在甲苯溶液中，配成浓度为2mg/mL的溶液，搅拌均匀后，旋涂在ITO导电玻璃上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，可以得到PTAA空穴传输层，厚度为2nm。然后在90℃热台上退火20min；
3.将MAI与PbI2以1:1的摩尔比例溶解在DMF:DMSO＝9:1(体积比)的混合溶剂中，使配成的MAPbI3前驱溶液浓度为0.75mol/L。并在80℃的环境下加热搅拌两个小时。然后将配好的溶液旋涂在制备好的PTAA空穴传输层上，转速为4000rpm，旋涂时间为40s，在32s时滴加300μL甲苯溶剂，得到MAPbI3有源层，厚度为150nm；将旋涂好的器件在100℃的环境下退火30min；
4.将PCBM与TBA-Azo共同溶解在邻二氯苯中，浓度为20mg/mL与0.1mg/mL，充分搅拌后，旋涂在器件上，转速为5000rpm，旋涂30s，得到TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层，厚度15nm；之后将旋涂好的器件在60℃的条件下退火30min；
5.在多源有机气相分子沉积系统中，真空度为5×10-4Pa的条件下，依次蒸镀12nm和9nm的C60与BCP，得到C60/BCP电子传输层；
6.通过真空蒸镀的方法蒸镀电极，保证真空度小于1×10-3Pa的条件下，蒸镀85nm厚度的Cu，从而制得以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池。
实施例3：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮，乙醇，去离子水超声清洗20min，然后通过氮气流进行干燥，其中ITO作为电极。
2.将PTAA溶解在甲苯溶液中，配成浓度为2mg/mL的溶液，搅拌均匀后，旋涂在ITO导电玻璃上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，可以得到PTAA空穴传输层，厚度为2nm。然后在90℃热台上退火20min。
3.将MAI与PbI2以1:1的摩尔比例溶解在DMF:DMSO＝9:1(体积比)的混合溶剂中，使配成的MAPbI3前驱溶液浓度为0.75mol/L。并在80℃的环境下加热搅拌两个小时。然后将配好的溶液旋涂在制备好的PTAA空穴传输层上，转速为4000rpm，旋涂时间为40s，在32s时滴加300μL甲苯溶剂，得到MAPbI3有源层，厚度为150nm；将旋涂好的器件在100℃的环境下退火30min。
4.将PCBM与TBA-Azo共同溶解在邻二氯苯中，浓度为20mg/mL与0.2mg/mL，充分搅拌后，旋涂在器件上，转速为5000rpm，旋涂30s，得到TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层，厚度15nm；之后将旋涂好的器件在60℃的条件下退火30min。
5.在多源有机气相分子沉积系统中，真空度为5×10-4Pa的条件下，依次蒸镀12nm和9nm的C60与BCP，得到C60/BCP电子传输层；
6.通过真空蒸镀的方法蒸镀电极，保证真空度小于1×10-3Pa的条件下，蒸镀85nm厚度的Cu。从而制得以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池。
实施例4：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮，乙醇，去离子水超声清洗20min，然后通过氮气流进行干燥，其中ITO作为电极。
2.将PTAA溶解在甲苯溶液中，配成浓度为2mg/mL的溶液，搅拌均匀后，旋涂在ITO导电玻璃上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，可以得到PTAA空穴传输层，厚度为2nm。然后在90℃热台上退火20min。
3.将MAI与PbI2以1:1的摩尔比例溶解在DMF:DMSO＝9:1(体积比)的混合溶剂中，使配成的MAPbI3前驱溶液浓度为0.75mol/L。并在80℃的环境下加热搅拌两个小时。然后将配好的溶液旋涂在制备的PTAA空穴传输层上，转速为4000rpm，旋涂时间为40s，在32s时滴加300μL甲苯溶剂，得到MAPbI3有源层，厚度为150nm；将旋涂好的器件在100℃的环境下退火30min。
4.将PCBM与TBA-Azo共同溶解在邻二氯苯中，浓度为20mg/mL与0.5mg/mL，充分搅拌后，旋涂在器件上，转速为5000rpm，旋涂30s，得到TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层，厚度15nm；之后将旋涂好的器件在60℃的条件下退火30min。
5.在多源有机气相分子沉积系统中，真空度为5×10-4Pa的条件下，依次蒸镀12nm和9nm的C60与BCP，得到C60/BCP电子传输层；
6.通过真空蒸镀的方法蒸镀电极，保证真空度小于1×10-3Pa的条件下，蒸镀85nm厚度的Cu。从而制得以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池。
实施例5：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮，乙醇，去离子水超声清洗20min，然后通过氮气流进行干燥，其中ITO作为电极。
2.将PTAA溶解在甲苯溶液中，配成浓度为2mg/mL的溶液，搅拌均匀后，旋涂在ITO导电玻璃上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，可以得到PTAA空穴传输层，厚度为2nm。然后在90℃热台上退火20min。
3.将MAI与PbI2以1:1的摩尔比例溶解在DMF:DMSO＝9:1(体积比)的混合溶剂中，使配成的MAPbI3前驱溶液浓度为0.75mol/L。并在80℃的环境下加热搅拌两个小时。然后将配好的溶液旋涂在制备好的PTAA空穴传输层上，转速为4000rpm，旋涂时间为40s，在32s时滴加300μL甲苯溶剂，得到MAPbI3有源层，厚度为150nm；将旋涂好的器件在100℃的环境下退火30min。
4.将PCBM与TBA-Azo共同溶解在邻二氯苯中，浓度为20mg/mL与1mg/mL，充分搅拌后，旋涂在器件上，转速为5000rpm，旋涂30s，得到TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层，厚度15nm；之后将旋涂好的器件在60℃的条件下退火30min。
5.在多源有机气相分子沉积系统中，真空度为5×10-4Pa的条件下，依次蒸镀12nm和9nm的C60与BCP，得到C60/BCP电子传输层；
6.通过真空蒸镀的方法蒸镀电极，保证真空度小于1×10-3Pa的条件下，蒸镀85nm厚度的Cu。从而制得以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池。
实施例6：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮，乙醇，去离子水超声清洗20min，然后通过氮气流进行干燥，其中ITO作为电极。
2.将PTAA溶解在甲苯溶液中，配成浓度为2mg/mL的溶液，搅拌均匀后，旋涂在ITO导电玻璃上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，可以得到PTAA空穴传输层，厚度为2nm。然后在90℃热台上退火20min。
3.将MAI与PbI2以1:1的摩尔比例溶解在DMF:DMSO＝9:1(体积比)的混合溶剂中，使配成的MAPbI3前驱溶液浓度为0.75mol/L。并在80℃的环境下加热搅拌两个小时。然后将配好的溶液旋涂在制备的PTAA空穴传输层上，转速为4000rpm，旋涂时间为40s，在32s时滴加300μL甲苯溶剂，得到MAPbI3有源层，厚度为150nm；将旋涂好的器件在100℃的环境下退火30min。
4.将PCBM与TBA-Azo共同溶解在邻二氯苯中，浓度为20mg/mL与2mg/mL，充分搅拌后，旋涂在器件上，转速为5000rpm，旋涂30s，得到TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层，厚度15nm；之后将旋涂好的器件在60℃的条件下退火30min。
5.在多源有机气相分子沉积系统中，真空度为5×10-4Pa的条件下，依次蒸镀12nm和9nm的C60与BCP，得到C60/BCP电子传输层；
6.通过真空蒸镀的方法蒸镀电极，保证真空度小于1×10-3Pa的条件下，蒸镀85nm厚度的Cu。从而制得以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池。
实施例7：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮，乙醇，去离子水超声清洗20min，然后通过氮气流进行干燥，其中ITO作为电极。
2.将PTAA溶解在甲苯溶液中，配成浓度为2mg/mL的溶液，搅拌均匀后，旋涂在ITO导电玻璃上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，可以得到PTAA空穴传输层，厚度为2nm。然后在90℃热台上退火20min。
3.将MAI与PbI2以1:1的摩尔比例溶解在DMF:DMSO＝9:1(体积比)的混合溶剂中，使配成的MAPbI3前驱溶液浓度为0.75mol/L。并在80℃的环境下加热搅拌两个小时。然后将配好的溶液旋涂在制备好的PTAA空穴传输层上，转速为4000rpm，旋涂时间为40s，在32s时滴加300μL甲苯溶剂，得到MAPbI3有源层，厚度为150nm；将旋涂好的器件在100℃的环境下退火30min。
4.将PCBM与TBA-Azo共同溶解在邻二氯苯中，浓度为20mg/mL与5mg/mL，充分搅拌后，旋涂在器件上，转速为5000rpm，旋涂30s，得到TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层，厚度15nm；之后将旋涂好的器件在60℃的条件下退火30min。
5.在多源有机气相分子沉积系统中，真空度为5×10-4Pa的条件下，依次蒸镀12nm和9nm的C60与BCP，得到C60/BCP电子传输层；
6.通过真空蒸镀的方法蒸镀电极，保证真空度小于1×10-3Pa的条件下，蒸镀85nm厚度的Cu。从而制得以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池。
实施例8：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮，乙醇，去离子水超声清洗20min，然后通过氮气流进行干燥，其中ITO作为电极。
2.将PTAA溶解在甲苯溶液中，配成浓度为2mg/mL的溶液，搅拌均匀后，旋涂在ITO导电玻璃上，转速为4000rpm，旋涂时间为30s，可以得到PTAA空穴传输层，厚度为2nm。然后在90℃热台上退火20min。
3.将MAI与PbI2以1:1的摩尔比例溶解在DMF:DMSO＝9:1(体积比)的混合溶剂中，使配成的MAPbI3前驱溶液浓度为0.75mol/L。并在80℃的环境下加热搅拌两个小时。然后将配好的溶液旋涂在制备好的PTAA空穴传输层上，转速为4000rpm，旋涂时间为40s，在32s时滴加300μL甲苯溶剂，得到MAPbI3有源层，厚度为150nm；将旋涂好的器件在100℃的环境下退火30min。
4.将PCBM与TBA-Azo共同溶解在邻二氯苯中，浓度为20mg/mL与10mg/mL，充分搅拌后，旋涂在器件上，转速为5000rpm，旋涂30s，得到TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层，厚度15nm；之后将旋涂好的器件在60℃的条件下退火30min。
5.在多源有机气相分子沉积系统中，真空度为5×10-4Pa的条件下，依次蒸镀12nm和9nm的C60与BCP，得到C60/BCP电子传输层；
6.通过真空蒸镀的方法蒸镀电极，保证真空度小于1×10-3Pa的条件下，蒸镀85nm厚度的Cu。从而制得以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池。

Claims (4)

1.一种以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其步骤如下：
1)将ITO导电玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗15～20min，然后通过氮气流进行干燥；
2)将PTAA溶解在甲苯溶液中，配成浓度为1～5mg/mL的溶液，搅拌均匀后，旋涂在ITO导电玻璃上，得到PTAA空穴传输层，厚度为1～5nm；然后在90～100℃下退火20～30min；
3)将MAI与PbI2以摩尔比1：(1～1.5)的比例溶解在DMF与DMSO体积比为(4～9)：1的混合溶剂中，配成浓度为0.5～1.5mol/L的MAPbI3前驱体溶液，再在50℃～80℃下加热搅拌2～4小时；将配好的上述溶液旋涂在步骤(2)得到的PTAA空穴传输层上，在开始旋涂的25～35s时滴加150～300μL甲苯，得到MAPbI3有源层，厚度为100～200nm；然后在90～110℃下退火30～50min；
4)将PCBM与TBA-Azo共同溶解在邻二氯苯中，浓度分别为15～30mg/mL与0.1～1mg/mL；充分搅拌后旋涂在步骤3)得到的器件上，得到TBA-Azo：PCBM界面优化及疏水层，厚度为10～20nm；然后在60～90℃下退火30～50min；
5)在真空度为1×10-4～5×10-4Pa的条件下，在步骤4)得到的器件上依次蒸镀10～13nm的C60与BCP，得到C60/BCP电子传输层；
6)在真空度小于1×10-3Pa的条件下，在步骤5)得到的器件上蒸镀80～100nm厚度的Cu，从而制备得到以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池。
2.如权利要求1所述的一种以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：TBA-Azo的分子式如下所示，
Figure FDA0002330535290000011
3.如权利要求1所述的一种以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤2)中旋涂的转速为2000～5000rpm，旋涂时间为30～50s；步骤3)中旋涂的转速为2000～5000rpm，旋涂时间为30～50s；步骤4)中旋涂的转速为4000～7000rpm，旋涂时间为30～50s。
4.一种以TBA-Azo材料为界面疏水层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：是由权利要求1～3任何一项所述的方法制备得到。
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