CN111223989A - 一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和用途 - Google Patents

一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和用途。本发明借助两性分子，在钙钛矿光伏器件界面层中引入一个两性分子的界面修饰层，对钙钛矿光伏器件中钙钛矿光活性层进行修饰，以钝化钙钛矿活性层的表面缺陷以及提高器件界面处的电子和空穴的传输效率，实现高光电转化效率、高稳定性的钙钛矿光伏器件。本发明钝化钙钛矿光伏器件中的界面缺陷。本发明制得的两性分子修饰钙钛矿光伏器件环境友好，能耗低。

Description

一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于光伏器件材料领域，涉及一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和用途。
背景技术
半导体是一种介于导体和绝缘体之间的特殊材料，在一定的光照或者电压下，其内的电子可以从被束缚的状态激发到自由运动的状态，从而实现光-电能量转换，展示出优异的光电性能。半导体光电器件在能源紧缺问题、可持续发展以及新型电子器件等方向扮演着重要的角色。从20世纪50年代至今，半导体材料硅基太阳能电池从实验室走向应用，占据了太阳能电池以及相应光电器件的主要市场。然而硅基光电材料的制备工艺繁琐，成本较高，且制备过程中可能会对环境造成一定的污染。近二三十年来，不断有新的光电材料涌现出来，如量子点、染料敏化以及有机光电器件。2009年，钙钛矿材料应用于太阳能光电器件首次出现在大众的眼中(T.Miyasaka.et al.J.Am.Chem.Soc.2009,131,6050.)，并在短短几年内获得飞速发展。
钙钛矿材料是一种有机无机杂化半导体材料，它的结构可以简写成ABX3。其中A表示有机阳离子，B表示金属离子，X表示卤素离子。目前最常见的钙钛矿材料是甲胺铅碘，即CH3CH2PbI3。钙钛矿材料的禁带宽度为1.5eV左右，这与通过精细平衡原理，太阳光谱为AM1.5计算得到的太阳能电池光活性层材料最佳带隙1.4eV十分接近。钙钛矿材料是直接带隙半导体，它的光吸收系数很高，在500nm左右的吸收系数达到5×105，较低的薄膜厚度便可实现对太阳光的充分吸收。钙钛矿材料的激子解离能很小，仅为20meV左右，在室温下便可实现激子的解离，产生自由电子和空穴。钙钛矿材料的载流子迁移率为20cm2·V-1·s-1，钙钛矿单晶的载流子的扩散距离可达到175μm以上(H.Oga.et al.J.Am.Chem.Soc.2014,136,13818.)。综合以上性质，钙钛矿材料作为光活性层在光伏太阳能电池、发光二极管以及光电探测器等光电材料中有很大的性能优势和应用前景。
最近几年，钙钛矿材料在光伏领域取得了令人瞩目的成就，其光电转化效率由最初的4％迅速攀升至超过20％。此外，其在光发射二极管(LED)与光探测领域也不断取得新的突破，实现了钙钛矿白光光发射二极管。然而，钙钛矿光电材料中钙钛矿活性层的表面缺陷以及钙钛矿器件中电子和空穴的传输是依然是制约其光电转化效率以及器件稳定性的关键因素。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和用途。本发明借助两性分子，在钙钛矿光伏器件界面层中引入一个两性分子的界面修饰层，对钙钛矿光伏器件中钙钛矿光活性层进行修饰，以钝化钙钛矿活性层的表面缺陷以及提高器件界面处的电子和空穴的传输效率，实现高光电转化效率、高稳定性的钙钛矿光伏器件。本发明钝化钙钛矿光伏器件中的界面缺陷，制得的两性分子修饰钙钛矿光伏器件环境友好，能耗低。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件，所述两性分子修饰的钙钛矿光伏器件包括依次相连的基底电极、窗口界面层、两性分子界面修饰层、钙钛矿活性层、背电极界面层和背电极；所述两性分子界面修饰层是由两性分子界面材料的前驱体制备得到的。
根据本发明，所述基底电极选自氧化铟锡(ITO)导电玻璃、ITO有机分子聚合物、碳薄膜材料(例如石墨、碳浆、石墨烯或石墨炔)和金属薄膜材料(所述金属例如为Au、Ag、Al或Cu)等中的至少一种，优选为氧化铟锡导电玻璃。
根据本发明，所述基底电极的厚度为50-1000nm。
根据本发明，所述窗口界面层是由窗口界面材料的前驱体制备得到的，所述窗口界面材料选自PEDOT:PSS(聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐))、P3CT-Li(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]锂盐)、P3CTS(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]钠盐)、P3CT-K(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]钾盐)、P3CT-CH3NH3(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]铵盐)、平面TiO2、平面TiO2加介孔TiO2、SnO2、C膜和ZnO等中的至少一种，优选为P3CTS。所述窗口界面材料的前驱体可以为窗口界面材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液。
根据本发明，所述窗口界面层的厚度为5-500nm，优选为10-150nm，例如为20nm。
根据本发明，所述两性分子界面材料选自一端含酸性基团(如羧酸根、磷酸根、硫酸根、碳酸根)、一端含碱性基团(如胺根、氢氧根、氧负离子)的分子，例如腺苷-5’-三磷酸二钠(ATPS)、腺苷-5’-二磷酸二钠(ADPS)、腺苷-5’-单磷酸二钠(AMPS)等中的至少一种，优选为ATPS。所述两性分子界面材料的前驱体可以为两性分子界面材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液。
根据本发明，所述两性分子界面修饰层的厚度为1-20nm，优选为5-15nm，例如为10nm。
根据本发明，所述钙钛矿活性层是由钙钛矿活性材料的前驱体制备得到的，所述钙钛矿活性材料选自甲胺铅碘(CH3NH3PbI3亦称MAPbI3)、CH2NHNH2PbI3(CH3NH3PbI3亦称MAPbI3)、甲胺甲脒铅碘、铯铅碘、铯铅溴、甲脒甲胺铅碘秀和甲脒甲胺铯铅碘溴等有机无机杂化钙钛矿或纯无机钙钛矿中的至少一种，优选为CH3NH3PbI3。所述钙钛矿活性材料的前驱体可以为钙钛矿活性材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液。
根据本发明，所述钙钛矿活性层的厚度为50-1000nm，优选为200-600nm，例如为400nm。
根据本发明，所述背电极界面层是由背电极界面材料的前驱体制备得到的，所述背电极界面材料选自PCBM、ITIC、ITCC、PCDBT、C60和BCP等中的至少一种，优选为PCBM、C60和BCP中的至少一种。所述背电极界面材料的前驱体可以为背电极界面材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液和/或粉末。
根据本发明，所述背电极界面层的厚度为10-300nm，例如为20-120nm，例如为50nm。
根据本发明，所述背电极选自Au、Ag、Cu、Al或碳黑等中的至少一种，优选为Ag。
根据本发明，所述背电极的厚度为10-200nm，优选为100nm。
本发明还提供上述两性分子修饰的钙钛矿光伏器件的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基底电极上涂覆窗口界面材料的前驱体，制备得到窗口界面层；
(2)在步骤(1)的基底电极-窗口界面上涂覆两性分子界面材料的前驱体，制备得到两性分子界面修饰层；
(3)在步骤(2)的基底电极-窗口界面-两性分子界面上涂覆钙钛矿活性材料的前驱体，制备得到钙钛矿活性层；
(4)在步骤(3)的基底电极-窗口界面-两性分子界面-钙钛矿活性层上涂覆背电极界面材料的前驱体，制备得到背电极界面层；
(5)在步骤(4)的基底电极-窗口界面-两性分子界面-钙钛矿活性层-背电极界面上涂覆背电极材料，制备得到背电极，即制备得到两性分子修饰的钙钛矿光伏器件。
根据本发明，所述步骤(1)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为旋涂；所述旋涂的转速为1000-8000rpm，优选为2500-4000rpm，如3000rpm，所述旋涂的时间为10-60s，如20-40s，如30s。
根据本发明，所述步骤(1)中还包括涂覆后退火处理，所述退火处理的温度为100-200℃，如150℃，退火处理的时间为10-60min，如30min。
根据本发明，所述步骤(1)中的窗口界面材料的前驱体可以为窗口界面材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液。所述窗口界面材料的溶液的溶剂为DMF、DMSO、GBL、氯苯、甲苯、水、二氯甲烷、氯仿等中的至少一种，优选为水；所述窗口界面材料的溶液的浓度为0.2-20mg/mL，优选为0.5-10mg/mL，如1mg/mL。
根据本发明，所述步骤(2)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为旋涂；所述旋涂的转速为1000-8000rpm，优选为2500-4000rpm，如3000rpm，所述旋涂的时间为10-60s，如20-40s，如20s。
根据本发明，所述步骤(2)中还包括涂覆后退火处理，所述退火处理的温度为100-300℃，如150℃，退火处理的时间为5-30min，如15min。
根据本发明，所述步骤(2)中两性分子选自一端含酸性基团(如羧酸根、磷酸根、硫酸根、碳酸根)、一端含碱性基团(如胺根、氢氧根、氧负离子)的分子，如腺苷-5’-三磷酸二钠(ATPS)、腺苷-5’-二磷酸二钠(ADPS)、腺苷-5’-单磷酸二钠(AMPS)。所述两性分子界面修饰材料的前驱体可以为两性分子界面修饰材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液。所述两性分子界面修饰材料的溶液的溶剂为DMF、DMSO、GBL、氯苯、甲苯、水、二氯甲烷、氯仿等中的至少一种，优选为水；所述两性分子界面修饰材料的溶液的浓度为0.5-20mg/mL，优选为2-10mg/mL，如6mg/mL。
根据本发明，所述步骤(3)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为旋涂；所述旋涂的转速为1000-8000rpm，优选为2500-4000rpm，如3000rpm，所述旋涂的时间为10-60s，如20-40s，如20s。
根据本发明，所述步骤(3)中还包括涂覆后退火处理，所述退火处理的温度为60-200℃，如90℃，退火处理的时间为5-20min，如10min。
根据本发明，所述步骤(3)中的钙钛矿活性材料的前驱体可以为钙钛矿活性材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液。所述钙钛矿活性材料的溶液的溶剂为DMF、DMSO、GBL、氯苯、甲苯、水、二氯甲烷、氯仿等中的至少一种，优选为DMF；所述钙钛矿活性材料的溶液的浓度为0.2-5mol/L，优选为0.5-3mol/L，如1mol/L。
根据本发明，所述步骤(4)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为旋涂和/或蒸镀；所述旋涂的转速为1000-8000rpm，优选为2500-4000rpm，如3000rpm，所述旋涂的时间为10-60s，如15-40s，如20s。所述蒸镀的温度和时间根据镀层的厚度进行调控。
根据本发明，所述步骤(4)中的背电极界面材料的前驱体可以为背电极界面材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液和粉末。所述背电极界面材料的溶液的溶剂为甲苯或氯苯，优选为氯苯；所述背电极界面材料的溶液的浓度为1-30mg/mL，优选为5-15mg/mL，如10mg/mL。
根据本发明，所述步骤(4)例如包括：在步骤(3)的基底电极-窗口界面-两性分子界面-钙钛矿活性层上旋涂PCBM、ITIC、ITCC或PCDBT等中的至少一种，形成钝化材料层，在钝化材料上蒸镀C60、LiF和BCP中的至少一种，制备得到背电极界面层。优选地，蒸镀层的厚度为5-15nm，如C60的厚度为15nm，BCP的厚度为10nm，LiF的厚度为10nm。
根据本发明，所述步骤(5)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为蒸镀；所述蒸镀的温度和时间根据镀层的厚度进行调控。所述背电极的厚度为10-200nm，优选100nm。
根据本发明，所述步骤(5)中的背电极材料为背电极材料的粉末或固块等中的至少一种形式，优选为固块。
示例性地，当材料的前驱体为其溶液、胶体或悬浊液时，优选采用旋涂、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等涂覆方法；当材料的前驱体为其粉末或固块时，优选采用蒸镀等涂覆方法。
本发明还提供上述方法制备得到的两性分子修饰的钙钛矿光伏器件。
本发明还提供上述两性分子修饰的钙钛矿光伏器件的用途，所述两性分子修饰的钙钛矿光伏器件可以用于光伏器件、光发射二极管(LED)、光探测器等领域。
与现有的钙钛矿光伏器件相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明首次公开两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及其制备方法和应用，该器件制备方法简单，成本低廉；
2、本发明中窗口界面材料及两性界面修饰材料均可用水作溶剂，减少对环境的破坏，且退火过程温度低，能耗低；
3、本发明制备的两性分子界面修饰材料能有效钝化钙钛矿表面的缺陷，有效的增加对钙钛矿活性层的光生载流子的抽取，降低钙钛矿光电器件界面复合，提高钙钛矿光电器件的外量子转化效率；
4、本发明制备的两性分子修饰钙钛矿光伏器件的光电转化效率可达20.2％，而未用两性分子修饰的钙钛矿光伏器件的光电转化效率为17.5％，显著的提高了钙钛矿光伏器件的光电转化效率；
5、本发明制备的两性分子修饰钙钛矿光伏器件中界面缺陷得到钝化，稳定性有显著的提升。
附图说明
图1为两性分子修饰的钙钛矿光伏器件结构图。
图2为实施例1的两性分子AMPS修饰及未修饰钙钛矿光伏器件I-V曲线。
图3为实施例2的两性分子ADPS修饰及未修饰钙钛矿光伏器件I-V曲线。
图4为实施例3的两性分子ATPS修饰及未修饰钙钛矿光伏器件I-V曲线及光电转化效率。
图5为实施例3的两性分子ATPS修饰钙钛矿光伏器件的稳定性测试效果。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用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剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本发明提供一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及制备方法，包括如下步骤：
(1)以ITO导电玻璃(厚度为50nm)为基底，将0.5mg/mL P3CTS水溶液旋涂在ITO导电玻璃上，旋涂转速为1000rpm，旋涂时间为10s，旋涂完成后100℃退火10min，P3CTS层的厚度为20nm；
(2)将0.5mg/mL AMPS水溶液旋涂在步骤(1)中得到的ITO-P3CTS上，旋涂转速为1000rpm，旋涂时间为10s，旋涂完成后100℃退火10min，AMPS层的厚度为10nm；
(3)将0.5M CH3NH3PbI3钙钛矿溶液旋涂在步骤(2)中得到的ITO-P3CTS-AMPS上，旋涂转速为1000rpm，旋涂时间为10s，旋涂完成后60℃退火5min，钙钛矿层的厚度为400nm；
(4)在步骤(3)中得到的ITO-P3CTS-AMPS-钙钛矿上旋涂5mg/mL PCBM氯苯溶液，旋涂转速为1000rpm，旋涂时间为10s，PCBM层的厚度为50nm，随后依次蒸镀1nm C60、1nm BCP；
(5)在步骤(4)中得到的ITO-P3CTS-AMPS-钙钛矿-PCBM-C60-BCP上蒸镀50nm Ag电极，制得AMPS修饰钙钛矿太阳能光伏器件，并对该光伏器件进行相应的光电性能表征。
图1表示两性分子修饰钙钛矿光伏器件结构示意图。
图2表示两性分子AMPS修饰的钙钛矿光伏器件在太阳光下的I-V曲线，与未经两性分子修饰的钙钛矿光伏器件(制备过程同实施例1，区别仅在于省略步骤(2))相比，它的光电转化效率有明显的提升。
实施例2
本发明提供一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及制备方法，包括如下步骤：
(1)以ITO导电玻璃(厚度为200nm)为基底，将1mg/mL P3CTS水溶液旋涂在ITO导电玻璃上，旋涂转速为3000rpm，旋涂时间为20s，旋涂完成后150℃退火20min，P3CTS层的厚度为50nm；
(2)将6mg/mL ADPS水溶液旋涂在步骤(1)中得到的ITO-P3CTS上，旋涂转速为3000rpm，旋涂时间为20s，旋涂完成后150℃退火15min，ADPS层的厚度为5nm；
(3)将1M CH3NH3PbI3钙钛矿溶液旋涂在(2)中得到的ITO-P3CTS-ADPS上，旋涂转速为3000rpm，旋涂时间为20s，旋涂完成后100℃退火10min，钙钛矿层的厚度为200nm；
(4)在步骤(3)中得到的ITO-P3CTS-ADPS-钙钛矿上旋涂10mg/mL PCBM氯苯溶液，旋涂转速为3000rpm，旋涂时间为20s，PCBM的厚度为80nm，随后依次蒸镀10nm C60、10nmBCP；
(5)在步骤(4)中得到的ITO-P3CTS-ADPS-钙钛矿-PCBM-C60-BCP上蒸镀100nm Ag电极，制得ADPS修饰钙钛矿太阳能光伏器件，并对该光伏器件进行相应的光电性能表征。
图3表示两性分子ADPS修饰的钙钛矿光伏器件在太阳光下的I-V曲线，与未经修饰的钙钛矿光伏器件(制备过程同实施例2，区别仅在于省略步骤(2))相比，它的光电转化效率有明显的提升(红线)。
实施例3
本发明提供一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件及制备方法，包括如下步骤：
(1)以ITO导电玻璃为基底(厚度为500nm)，将10mg/mL P3CTS水溶液旋涂在ITO导电玻璃上，旋涂转速为8000rpm，旋涂时间为60s，旋涂完成后200℃退火60min，P3CTS层的厚度为100nm；
(2)将10mg/mL ATPS水溶液旋涂在步骤(1)中得到的ITO-P3CTS上，旋涂转速为8000rpm，旋涂时间为60s，旋涂完成后300℃退火30min，ATPS层的厚度为15nm；
(3)将3M CH3NH3PbI3钙钛矿溶液旋涂在(2)中得到的ITO-P3CTS-ATPS上，旋涂转速为8000rpm，旋涂时间为60s，旋涂完成后200℃退火20min，钙钛矿层的厚度为600nm；
(4)在步骤(3)中得到的ITO-P3CTS-ATPS-钙钛矿上旋涂30mg/mL PCBM氯苯溶液，旋涂转速为8000rpm，旋涂时间为20s，PCBM层的厚度为100nm，随后依次蒸镀100nm C60、100nm BCP；
(5)在步骤(4)中得到的ITO-P3CTS-ATPS-钙钛矿-PCBM-C60-BCP上蒸镀200nm Ag电极，制得ATPS修饰钙钛矿太阳能光伏器件，并对该光伏器件进行相应的光电性能表征。
图4表示ATPS两性分子ATPS修饰的钙钛矿光伏器件在太阳光下的I-V曲线，与未经修饰的钙钛矿光伏器件(制备过程同实施例3，区别仅在于省略步骤(2))相比，它的光电转化效率有明显的提升。
图5表示ATPS两性分子修饰的钙钛矿光伏器件的稳定性测试结果，从图中可以看出，与未经修饰的钙钛矿光伏器件相比，ATPS两性分子修饰可以明显提高钙钛矿光伏器件的稳定性。
综上所述，本发明制得的两性分子修饰钙钛矿光伏器件环境友好，能耗低，能有效的减小钙钛矿光电器件界面的缺陷，提升钙钛矿光电器件的界面电荷转移效率，提高钙钛矿光伏器件光电转化效率，提升器件的稳定性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、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。

Claims (10)

1.一种两性分子修饰的钙钛矿光伏器件，其中，所述两性分子修饰的钙钛矿光伏器件包括依次相连的基底电极、窗口界面层、两性分子界面修饰层、钙钛矿活性层、背电极界面层和背电极；所述两性分子界面修饰层是由两性分子界面材料的前驱体制备得到的。
2.根据权利要求1所述的两性分子修饰的钙钛矿光伏器件，其中，所述基底电极选自氧化铟锡(ITO)导电玻璃、ITO有机分子聚合物、碳薄膜材料和金属薄膜材料等中的至少一种，优选为氧化铟锡导电玻璃；所述基底电极的厚度为50-1000nm。
优选地，所述窗口界面层是由窗口界面材料的前驱体制备得到的，所述窗口界面材料选自PEDOT:PSS(聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐))、P3CT-Li(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]锂盐)、P3CTS(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]钠盐)、P3CT-K(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]钾盐)、P3CT-CH3NH3(聚[3-(4-羧基丁基)噻吩-2,5-二基]铵盐)、平面TiO2、平面TiO2加介孔TiO2、SnO2、C膜和ZnO等中的至少一种，优选为P3CTS；所述窗口界面层的厚度为5-500nm，优选为10-150nm，例如为20nm。
优选地，所述两性分子界面材料选自一端含酸性基团(如羧酸根、磷酸根、硫酸根、碳酸根)、一端含碱性基团(如胺根、氢氧根、氧负离子)的分子，例如腺苷-5’-三磷酸二钠(ATPS)、腺苷-5’-二磷酸二钠(ADPS)、腺苷-5’-单磷酸二钠(AMPS)等中的至少一种，优选为ATPS；所述两性分子界面修饰层的厚度为1-20nm，优选为5-15nm，例如为10nm。
优选地，所述钙钛矿活性层是由钙钛矿活性材料的前驱体制备得到的，所述钙钛矿活性材料选自甲胺铅碘(CH3NH3PbI3亦称MAPbI3)、CH2NHNH2PbI3(CH3NH3PbI3亦称MAPbI3)、甲胺甲脒铅碘、铯铅碘、铯铅溴、甲脒甲胺铅碘秀和甲脒甲胺铯铅碘溴等有机无机杂化钙钛矿或纯无机钙钛矿中的至少一种，优选为CH3NH3PbI3；所述钙钛矿活性层的厚度为50-1000nm，优选为200-600nm，例如为400nm。
优选地，所述背电极界面层是由背电极界面材料的前驱体制备得到的，所述背电极界面材料选自PCBM、ITIC、ITCC、PCDBT、C60和BCP等中的至少一种，优选为PCBM、C60和BCP中的至少一种；所述背电极界面层的厚度为10-300nm，例如为20-120nm，例如为50nm。
优选地，所述背电极选自Au、Ag、Cu、Al或碳黑等中的至少一种，优选为Ag；所述背电极的厚度为10-200nm，优选为100nm。
3.权利要求1或2所述的两性分子修饰的钙钛矿光伏器件的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基底电极上涂覆窗口界面材料的前驱体，制备得到窗口界面层；
(2)在步骤(1)的基底电极-窗口界面上涂覆两性分子界面材料的前驱体，制备得到两性分子界面修饰层；
(3)在步骤(2)的基底电极-窗口界面-两性分子界面上涂覆钙钛矿活性材料的前驱体，制备得到钙钛矿活性层；
(4)在步骤(3)的基底电极-窗口界面-两性分子界面-钙钛矿活性层上涂覆背电极界面材料的前驱体，制备得到背电极界面层；
(5)在步骤(4)的基底电极-窗口界面-两性分子界面-钙钛矿活性层-背电极界面上涂覆背电极材料，制备得到背电极，即制备得到两性分子修饰的钙钛矿光伏器件。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤(1)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为旋涂；所述旋涂的转速为1000-8000rpm，所述旋涂的时间为10-60s。
优选地，所述步骤(1)中还包括涂覆后退火处理，所述退火处理的温度为100-200℃，退火处理的时间为10-60min。
优选地，所述步骤(1)中的窗口界面材料的前驱体可以为窗口界面材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液。所述窗口界面材料的溶液的溶剂为DMF、DMSO、GBL、氯苯、甲苯、水、二氯甲烷、氯仿等中的至少一种，优选为水；所述窗口界面材料的溶液的浓度为0.2-20mg/mL。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，所述步骤(2)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为旋涂；所述旋涂的转速为1000-8000rpm，所述旋涂的时间为10-60s。
优选地，所述步骤(2)中还包括涂覆后退火处理，所述退火处理的温度为100-300℃，退火处理的时间为5-30min。
优选地，所述步骤(2)中两性分子选自一端含酸性基团(如羧酸根、磷酸根、硫酸根、碳酸根)、一端含碱性基团(如胺根、氢氧根、氧负离子)的分子，如腺苷-5’-三磷酸二钠(ATPS)、腺苷-5’-二磷酸二钠(ADPS)、腺苷-5’-单磷酸二钠(AMPS)。所述两性分子界面修饰材料的前驱体可以为两性分子界面修饰材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液。所述两性分子界面修饰材料的溶液的溶剂为DMF、DMSO、GBL、氯苯、甲苯、水、二氯甲烷、氯仿等中的至少一种，优选为水；所述两性分子界面修饰材料的溶液的浓度为0.5-20mg/mL。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其中，所述步骤(3)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为旋涂；所述旋涂的转速为1000-8000rpm，所述旋涂的时间为10-60s。
优选地，所述步骤(3)中还包括涂覆后退火处理，所述退火处理的温度为60-200℃，退火处理的时间为5-20min。
优选地，所述步骤(3)中的钙钛矿活性材料的前驱体可以为钙钛矿活性材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液。所述钙钛矿活性材料的溶液的溶剂为DMF、DMSO、GBL、氯苯、甲苯、水、二氯甲烷、氯仿等中的至少一种，优选为DMF；所述钙钛矿活性材料的溶液的浓度为0.2-5mol/L。
7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其中，所述步骤(4)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为旋涂和/或蒸镀；所述旋涂的转速为1000-8000rpm，所述旋涂的时间为10-60s。
优选地，所述步骤(4)中的背电极界面材料的前驱体可以为背电极界面材料的溶液、胶体、悬浊液、粉末或固块等中的至少一种形式，优选为溶液和粉末。所述背电极界面材料的溶液的溶剂为甲苯或氯苯，优选为氯苯；所述背电极界面材料的溶液的浓度为1-30mg/mL。
优选地，所述步骤(4)例如包括：在步骤(3)的基底电极-窗口界面-两性分子界面-钙钛矿活性层上旋涂PCBM、ITIC、ITCC或PCDBT等中的至少一种，形成钝化材料层，在钝化材料上蒸镀C60、LiF和BCP中的至少一种，制备得到背电极界面层。优选地，蒸镀层的厚度为5-15nm，如C60的厚度为15nm，BCP的厚度为10nm，LiF的厚度为10nm。
8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其中，所述步骤(5)中的涂覆方法为旋涂、蒸镀、狭缝涂布、刮涂或丝网印刷等中的至少一种，优选为蒸镀；所述背电极的厚度为10-200nm，优选100nm；所述步骤(5)中的背电极材料为背电极材料的粉末或固块等中的至少一种形式，优选为固块。
9.权利要求3-8任一项所述的方法制备得到的两性分子修饰的钙钛矿光伏器件。
10.权利要求1-2或9任一项所述的两性分子修饰的钙钛矿光伏器件的用途，所述两性分子修饰的钙钛矿光伏器件可以用于光伏器件、光发射二极管(LED)、光探测器等领域。
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