CN112186108B - 太阳能电池用无机空穴传输材料及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池用无机空穴传输材料及制备方法和应用，该空穴传输材料的制备方法包括步骤：制备二维碳化钛溶液；制备氧化镍纳米颗粒；将二维碳化钛溶液与所述氧化镍纳米颗粒溶解在去离子水、有机溶剂或去离子水与有机溶剂的混合溶液中，得到二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液。该空穴传输材料合成工艺简单，在制备过程中无需苛刻的反应条件，在普通实验室即可完成整个制备过程，且产率高，反应所需原材料简单易得，反应过程无需昂贵的贵金属催化剂，制备成本较低；该空穴传输材料可以通过简单的溶液旋涂法制备空穴传输层薄膜，有利于钙钛矿太阳能电池的大规模商业化制备，极大的降低了钙钛矿太阳能电池的生产成本。

Description

太阳能电池用无机空穴传输材料及制备方法和应用
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池用无机空穴传输材料及制备方法和应用。
背景技术
以钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells，PSCs)为例，由于其优异的光吸收特性和超长载流子扩散长度等优势，在十年间迅速发展，光电转换效率从3.8％提升至25.2％，足以与硅基太阳能电池相媲美，但仍然存在一些关键性的技术问题制约其商业化发展。在该类型电池中除了钙钛矿吸光层和电子传输层以外，空穴传输层对电池光电转换效率也有极大的影响。性能良好的空穴传输层能够有效的传输空穴，阻挡电子提升阳极对空穴的收集率。但从目前的研究来看，大部分文献报道的高电池转换效率(PowerConversion Efficiency，PCE)的钙钛矿太阳能电池所使用的空穴传输层材料仍然是sprio-OMeTAD。该化合物合成步骤复杂，造价昂贵且其空穴迁移率不高，在成膜时容易区域结晶化，不利于PSCs的稳定性及商业化应用。
因此，现在有大量的研究人员致力于寻求更加廉价、稳定和高空穴迁移率的空穴传输层材料，并且已经做了大量的研究工作，二硫化钼(Molybdenum disulfide，MoS2)和氧化石墨烯(graphene oxide，GO)等P型半导体也作为空穴传输层应用于钙钛矿太阳能电池中，分别取得了20.43％和13.46％的效率，除此之外还有一些聚合物P型半导体材料也用作空穴传输层材料，如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonate)，PEDOT:PSS)、3-己基噻吩的聚合物(P3HT)等，但是其效率还远低于sprio-OMeTAD作为空穴传输层时的效率。另外，他们制备过程复杂，制造成本高昂，不利于环境友好。所以，研发一种性能优异的新型空穴传输层材料是未来钙钛矿太阳能电池领域一个重要的研究方向。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种太阳能电池用无机空穴传输材料及制备方法和应用。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供了一种太阳能电池用无机空穴传输材料的制备方法，包括步骤：
S1、制备二维碳化钛溶液；
S2、制备氧化镍纳米颗粒；
S3、将所述二维碳化钛溶液与所述氧化镍纳米颗粒溶解在去离子水、有机溶剂或去离子水与有机溶剂的混合溶液中，得到二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液。
在本发明的一个实施例中，步骤S1包括：
S11、将MAX相原料加入刻蚀剂中，在30-65℃保温刻蚀24h，得到刻蚀混合物；
S12、将所述刻蚀混合物用去离子水清洗，调节溶液PH＞6，将溶液定容到300ml，并依次通入氩气真空脱气1h、超声1-2h、3500-4500rpm转速下离心1-2h，取离心后溶液的上清液，得到所述二维碳化钛溶液。
在本发明的一个实施例中，步骤S2包括：
S21、将六水合硝酸镍溶于去离子水中，在室温下搅拌获得澄清绿色溶液，往所述澄清绿色溶液中加入氢氧化钠溶液调节溶液PH＝10，继续搅拌溶液10min后离心洗涤3次，得到离心混合物；
S22、将所述离心混合物在70-80℃下干燥7-10h，并将干燥后的产物在270-300℃下煅烧2h，得到所述氧化镍纳米颗粒。
在本发明的一个实施例中，所述氧化镍纳米颗粒为铜掺杂的氧化镍纳米颗粒。
在本发明的一个实施例中，
步骤S2包括：
S21、将三水合硝酸铜和六水合硝酸镍溶于去离子水中，在室温下搅拌获得澄清绿色溶液，往所述澄清绿色溶液中加入氢氧化钠溶液调节溶液PH＝10，继续搅拌溶液10min后离心洗涤3次，得到离心混合物；
S22、将所述离心混合物在70-80℃下干燥7-10h，并将干燥后的产物在270-300℃下煅烧2h，得到所述铜掺杂的氧化镍纳米颗粒。
本发明的另一个实施例提供了一种太阳能电池用无机空穴传输材料，由如上述实施例所述的制备方法制得。
本发明的又一个实施例提供了一种基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括步骤：
S1、预处理衬底基片；
S2、在预处理后的所述衬底基片上沉积二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料，得到二维碳化钛复合氧化镍空穴传输层；其中，所述二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料采用如上述实施例所述的制备方法制得的二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液；
S3、在所述二维碳化钛复合氧化镍空穴传输层上制备钙钛矿吸光层；
S4、在所述钙钛矿吸光层上沉积电子传输层；
S5、在所述电子传输层上制备顶电极。
在本发明的一个实施例中，步骤S2包括：
将所述前驱体溶液超声分散后旋涂在预处理后的所述衬底基板上，形成所述二维碳化钛复合氧化镍空穴传输层。
本发明的再一个实施例提供了一种基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池，由如上述实施例所述的制备方法制得。
本发明的另一个实施例提供了一种基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池，所述太阳能电池中的空穴传输层采用如上述实施例所述的制备方法制得二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液制备形成。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明的二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料合成工艺简单，在制备过程中无需苛刻的反应条件，在普通实验室即可完成整个制备过程，且产率高，反应所需原材料简单易得，反应过程无需昂贵的贵金属催化剂，制备成本较低；另外，二维碳化钛和氧化镍在溶剂中的分散性非常好，具有稳定的无定形态，可以通过简单的溶液旋涂法制备空穴传输层薄膜，有利于钙钛矿太阳能电池的大规模商业化制备，极大的降低了钙钛矿太阳能电池的生产成本。
2、本发明利用二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料导电率高、热稳定性高、载流子迁移率高、界面载流子复合少以及与钙钛矿材料能级匹配等优点，将其应用于诸如钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，可以显著降低空穴传输层/钙钛矿层界面的载流子复合率，提升空穴的传输速率延长载流子寿命，从而使得钙钛矿太阳能电池具有高的开路电压、短路电流及填充因子，最终实现高光电转换效率、高稳定性的太阳能电池。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池用无机空穴传输材料的制备方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种二维碳化钛(Ti3C2MXene)溶液的制备示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池用无机空穴传输材料的制备方法的流程示意图。
该制备方法包括步骤：
S1、制备二维碳化钛(Ti3C2MXene)溶液。请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种二维碳化钛(Ti3C2MXene)溶液的制备示意图，Ti3C2MXene的制备采用液相刻蚀法制备。步骤S1具体包括：
S11、将MAX相原料加入刻蚀剂中，在30-65℃保温刻蚀24h，得到刻蚀混合物。其中，MAX相原料包括Ti3SiC2、Ti2AlC等；刻蚀剂可以采用盐酸HCl溶液与LiF的混合物，一般称为盐酸刻蚀剂。
具体地，MAX相原料经过刻蚀(etching)，得到层状的Ti3C2Tx；层状的Ti3C2Tx经过超声(sonication)处理，得到小尺寸的、片状的Ti3C2MXene，小尺寸的Ti3C2MXene更有利于太阳能器件的制备。
S12、将刻蚀混合物用去离子水清洗，调节溶液PH＞6，将溶液定容到300ml，并依次通入氩气真空脱气1h、超声1-2h、3500-4500rpm转速下离心1-2h，取离心后溶液的上清液，得到二维碳化钛溶液。
S2、制备氧化镍NiO纳米颗粒。
S21、将六水合硝酸镍溶于去离子水中，在室温下搅拌获得澄清绿色溶液，往澄清绿色溶液中加入氢氧化钠溶液调节溶液PH＝10，继续搅拌溶液10min后离心洗涤3次，得到离心混合物。
S22、将离心混合物在70-80℃下干燥7-10h，并将干燥后的产物在270-300℃下煅烧2h，得到氧化镍NiO纳米颗粒。
S3、将二维碳化钛溶液与氧化镍纳米颗粒溶解在去离子水、有机溶剂或去离子水与有机溶剂的混合溶液中，得到二维碳化钛复合氧化镍(Ti3C2MXene复合NiO)空穴传输材料的前驱体溶液。
具体地，有机溶剂包括异丙醇、氯苯、甲苯中的任一种，但是并不限于上述种类。当在去离子水与有机溶剂的混合溶液中溶解二维碳化钛溶液与氧化镍纳米颗粒时，其去离子水与有机溶剂的体积比可以为4:1，但是不限于4:1。
在上述制备方法的基础上，本实施例还提供了一种太阳能电池用无机空穴传输材料，该空穴传输材料由上述制备方法制得，该空穴传输材料是由二维Ti3C2MXene复合的氧化镍(NiO)形成的，其中，NiO为主体组分，二维Ti3C2MXene起辅助作用。二维Ti3C2MXene是一种新型的导电材料，具有金属相似的高导电率，其表面含有丰富的官能团(如：-OH,-F,-O等)；通过调节表面官能团的种类比例等均可以改变Ti3C2MXene的导电性，以使其表现出P型或N型不同的导电特性；另外，Ti3C2MXene具有优异的热传导率，这有利于其保持结构的稳定。而NiO是一种宽带隙的P型材料，目前已经被用于诸如钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，但其载流子迁移率较低。
而用二维Ti3C2MXene复合NiO可以提升NiO的载流子迁移率，且该空穴传输层材料能够显著的改善肖特基接触，使得空穴和电子在界面间能够更加有效的分离，减少载流子在界面间的复合，提高PSCs的PCE；除此之外，该空穴传输层材料还可以通过调节Ti3C2MXene表面的官能团来改变其能级状态，使之与钙钛矿层能级更加匹配；另外，该空穴传输层材料制备工艺简单，原材料成本低，制备过程对环境气氛无特殊要求。
本实施例的二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料合成工艺简单，在制备过程中无需苛刻的反应条件，在普通实验室即可完成整个制备过程，且产率高，反应所需原材料简单易得，反应过程无需昂贵的贵金属催化剂，制备成本较低；另外，二维碳化钛和氧化镍在溶剂中的分散性非常好，具有稳定的无定形态，可以通过简单的溶液旋涂法制备空穴传输层薄膜，有利于钙钛矿太阳能电池的大规模商业化制备，极大的降低了钙钛矿太阳能电池的生产成本。
实施例二
在实施例一的基础上，本实施例提供了另一种太阳能电池用无机空穴传输材料的制备方法。该制备方法包括步骤：
S1、制备二维碳化钛(Ti3C2MXene)溶液。具体请参见实施例一，本实施例不再赘述。
S2、制备氧化镍NiO纳米颗粒，其中，该氧化镍NiO纳米颗粒为铜掺杂的氧化镍纳米颗粒。其制备过程为：
将一定摩尔量(如1％、3％、5mol％)的三水合硝酸铜和六水合硝酸镍溶于去离子水中，在室温下搅拌获得澄清绿色溶液，往澄清绿色溶液中加入氢氧化钠溶液调节溶液PH＝10，继续搅拌溶液10min后离心洗涤3次，得到离心混合物。
S22、将离心混合物在70-80℃下干燥7-10h，并将干燥后的产物在270-300℃下煅烧2h，得到铜掺杂的氧化镍纳米颗粒。
S3、将二维碳化钛溶液与铜掺杂氧化镍颗粒溶解在去离子水、有机溶剂或去离子水与有机溶剂的混合溶液中，得到二维碳化钛复合铜掺杂氧化镍(Ti3C2MXene复合NiO：Cu)空穴传输材料的前驱体溶液。
具体地，有机溶剂包括异丙醇、氯苯、甲苯中的任一种，但是并不限于上述种类。当在去离子水与有机溶剂的混合溶液中溶解二维碳化钛溶液与铜掺杂氧化镍颗粒时，其去离子水与有机溶剂的体积比可以为4:1，但是不限于4:1。
在上述制备方法的基础上，本实施例还提供了一种太阳能电池用无机空穴传输材料，该空穴传输材料由上述制备方法制得，该空穴传输材料是由二维Ti3C2MXene复合的铜掺杂氧化镍(NiO:Cu)形成的，其中，NiO:Cu为主体组分，二维Ti3C2MXene起辅助作用。
用二维Ti3C2MXene复合NiO:Cu作为空穴传输材料可以提升NiO:Cu的载流子迁移率，且该空穴传输层材料能够显著的改善肖特基接触，使得空穴和电子在界面间能够更加有效的分离，减少载流子在界面间的复合，提高PSCs的PCE；除此之外，该空穴传输层材料还可以通过调节Ti3C2MXene表面的官能团来改变其能级状态，使之与钙钛矿层能级更加匹配；另外，该空穴传输层材料制备工艺简单，原材料成本低，制备过程对环境气氛无特殊要求。
本实施例的二维碳化钛复合铜掺杂氧化镍空穴传输材料合成工艺简单，在制备过程中无需苛刻的反应条件，在普通实验室即可完成整个制备过程，且产率高，反应所需原材料简单易得，反应过程无需昂贵的贵金属催化剂，制备成本较低；另外，二维碳化钛和铜掺杂氧化镍在溶剂中的分散性非常好，具有稳定的无定形态，可以通过简单的溶液旋涂法制备空穴传输层薄膜，有利于钙钛矿太阳能电池的大规模商业化制备，极大的降低了钙钛矿太阳能电池的生产成本。
实施例三
在实施例一和实施例二的基础上，本实施例提供了一种基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的制备方法，该制备方法包括步骤：
S1、预处理衬底基片。
具体地，将刻蚀好的钙钛矿太阳能电池衬底基片依次用洗洁精、去离子水、丙酮、异丙醇超声清洗，清洗完成后用氮气枪吹干，置于紫外臭氧(UV-Ozone)预处理。
S2、在预处理后的衬底基片上沉积二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料，得到二维碳化钛复合氧化镍空穴传输层。其中，二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料采用实施例一的制备方法制得的二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液或者实施例二制备的二维碳化钛复合铜掺杂氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液。
具体地，将实施例一或实施例二制备得到的前驱体溶液超声分散后旋涂在预处理后的衬底基板上，退火形成Ti3C2MXene复合NiO空穴传输层。
S3、在二维碳化钛复合氧化镍空穴传输层上制备钙钛矿吸光层。
采用溶液旋涂法在上述Ti3C2MXene复合NiO空穴传输层上旋涂钙钛矿吸光层的前驱体溶液，制备钙钛矿吸光层薄膜；然后将所得基片在氮气气氛下置于热台上退火形成钙钛矿吸光层。
S4、在钙钛矿吸光层上沉积电子传输层。
使用匀胶机将配好的电子传输层前驱体溶液旋涂在上述基片上，形成电子传输层。
S5、在电子传输层上制备顶电极。
用真空镀膜仪在步骤S4所得的电子传输层上蒸镀太阳能电池的金属顶电极，完成钙钛矿太阳能电池的制作。
本实施例利用二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料导电率高、热稳定性高、载流子迁移率高、界面载流子复合少以及与钙钛矿材料能级匹配等优点，将其应用于钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，可以显著降低空穴传输层/钙钛矿层界面的载流子复合率，提升空穴的传输速率延长载流子寿命，从而使得钙钛矿太阳能电池具有高的开路电压、短路电流及填充因子，最终实现高光电转换效率、高稳定性的太阳能电池。
实施例四
在实施例一和实施例三的基础上，本实施例提供了一种基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的制备方法，该制备方法包括步骤：
S1、二维Ti3C2MXene复合NiO空穴传输层材料的制备。
S11、二维Ti3C2MXene溶液制备。
S111、称取2g的钛碳化铝(Ti3AlC2)相原料加入20ml盐酸刻蚀剂(HCl+LiF)中，在35℃、转速600rpm搅拌下保温刻蚀24h。
S112、将步骤S111中得到的混合物用去离子水清洗，调节PH＞6，定容到300ml通入氩气真空脱气1h、超声1h、3500rpm离心1h，取其上清液得到二维Ti3C2MXene溶液。
S12、NiO纳米颗粒的制备。
S121、将9g六水合硝酸镍溶于去150ml离子水中，在室温下搅拌获得澄清绿色溶液，然后加入1mol/L氢氧化钠溶液调节PH＝10，继续搅拌10min后离心洗涤3次。
S122、将步骤S121中获得的混合物在80℃干燥8h，将干燥后的产物在275℃下煅烧2h，得到NiO纳米颗粒。S13、Ti3C2MXene复合NiO空穴传输层材料前驱体溶液制备。
取10ul步骤S11中制备的Ti3C2MXene上清液和25mg步骤S12中制备的NiO纳米颗粒溶解在1ml去离子水与异丙醇(V去离子水：V异丙醇＝4:1)混合溶液中，得到二维Ti3C2MXene复合NiO空穴传输材料的前驱体溶液。
S2、钙钛矿太阳能电池的制备，该钙钛矿太阳能电池采用步骤S1制备得到的二维Ti3C2MXene复合NiO空穴传输层材料。
S21、预处理衬底基片。
将带有氧化铟锡ITO的玻璃基片依次置于洗洁精、去离子水、丙酮、异丙醇中超声清洗15min，清洗完成后用氮气枪吹干，置于紫外臭氧(UV-Ozone)中预处理15min。
S22、在预处理好的衬底基片上沉积Ti3C2MXene复合NiO空穴传输层。
将步骤S1中所得的前驱体溶液在超声处理3h后旋涂到预处理后的衬底基片上，旋涂转速为2500rpm，旋涂时间为60s，形成Ti3C2MXene复合NiO空穴传输层；
S23、制备MA0.1FA0.85Cs0.05PbI3-xBrx钙钛矿吸光层。
S231、称取685.73mg的PbI2、96.34mg的PbBr2、22.08mg的CsI、237.37mg的FAI和27.5mg的MABr溶于1ml的DMF和250ul的DMSO混合溶液中，将所得的溶液在40℃下搅拌3h使其完全溶解，得到了MA0.1FA0.85Cs0.05PbI3-xBrx钙钛矿吸光层的前驱体溶液。
S232、旋涂MA0.1FA0.85Cs0.05PbI3-xBrx钙钛矿吸光层：在氮气气氛下，在Ti3C2MXene(10ul)复合NiO空穴传输层上旋涂步骤S231中得到的钙钛矿前驱体溶液，转速4500rpm，旋涂时间为45s，时间剩15s时滴加150ul的氯苯反溶剂，旋涂结束后再在热台上退火，退火温度150℃，退火时间15min，形成MA0.1FA0.85Cs0.05PbI3-xBrx钙钛矿吸光层。
S24、在钙钛矿吸光层上沉积PCBM电子传输层。
将PC61BM溶于氯苯溶液中配置浓度为20mg/ml，得到PCBM的前驱体溶液，将得到的PCBM前驱体溶液旋涂到钙钛矿吸光层上，旋涂转速为2000rpm，旋涂时间40s。
S25、制备金属顶电极。
将步骤S24得到的基片转入真空镀膜仪中蒸镀Ag电极，蒸镀真空度为1×10-5Pa，电流为35A，蒸镀速率为
Figure BDA0002647942040000121
得到厚度为100nm的Ag金属顶电极，完成MA0.1FA0.85Cs0.05PbI3-xBrxPSC的制备。
请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的结构示意图。该钙钛矿太阳能电池自上而下包括：ITO基片、二维碳化钛复合氧化镍空穴传输层(NiO/Ti3C2MXene)、钙钛矿吸光层(Perovskite)、电子传输层(PCBM)、顶电极(Ag)。
对上述器件进行测试和表征，将制备好的器件在AM 1.5G太阳光谱下进行光电响应测试。经过测试，上述步骤制备的基于Ti3C2MXene复合NiO空穴传输层的PSC，其器件的有效面积为4mm2，开路电压为0.811V，短路电流为8.319mA/cm2，填充因子为42.13，测试器件的PCE达到2.84％。
实施例五
在实施例二和实施例三的基础上，本实施例提供了另一种基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的制备方法，该制备方法包括步骤：
S1、二维Ti3C2MXene复合NiO:Cu(3％mol)空穴传输层材料的制备。
S11、二维Ti3C2MXene溶液制备。步骤S11的具体操作请参见实施实例四，本例不在赘述。
S12、铜掺杂的氧化镍纳米颗粒的制备。
S121、将0.224g的三水合硝酸铜和8.716g六水合硝酸镍溶于去150ml离子水中，在室温下搅拌获得澄清绿色溶液，然后加入1mol/L氢氧化钠溶液调节PH＝10，继续搅拌10min后离心洗涤3次。
S122、将步骤S121中获得的混合物在80℃干燥8h，将干燥后的产物在275℃下煅烧2h，得到NiO:Cu纳米颗粒。
S13、Ti3C2MXene复合NiO:Cu空穴传输层材料前驱体溶液制备。
取10ul步骤S11中制备的Ti3C2MXene上清液和25mg步骤S12中制备的NiO:Cu纳米颗粒溶解在1ml去离子水与异丙醇(V去离子水：V异丙醇＝4:1)混合溶液中，得到二维Ti3C2MXene复合NiO:Cu空穴传输材料的前驱体溶液。
S2、钙钛矿太阳能电池的制备。
S21、预处理衬底基片。
将氧化铟锡ITO的玻璃基片依次置于洗洁精、去离子水、丙酮、异丙醇中超声清洗15min，清洗完成后用氮气枪吹干，置于紫外臭氧(UV-Ozone)中预处理15min。
S22、在预处理好的衬底基片上沉积Ti3C2MXene复合NiO:Cu(3％mol)空穴传输层。
S23、制备MA0.1FA0.85Cs0.05PbI3-xBrx钙钛矿吸光层。
S24、在钙钛矿吸光层上沉积PCBM电子传输层。
S25、制备金属顶电极。
步骤S22～S25的具体操作请参见实施例四，本实施例不再赘述。
通过上述步骤制备的钙钛矿太阳能电池自上而下包括：ITO基片、二维碳化钛复合氧化镍空穴传输层(NiO:Cu/Ti3C2MXene)、钙钛矿吸光层(Perovskite)、电子传输层(PCBM)、顶电极(Ag)。
对上述器件进行测试和表征，将制备好的器件在AM 1.5G太阳光谱下进行光电响应测试。经过测试，上述步骤制备的基于Ti3C2MXene复合NiO:Cu空穴传输层的PSC，其器件的有效面积为4mm2，开路电压为0.75V，短路电流为4.88mA/cm2，填充因子为35.71，测试器件的PCE达到1.38％。
实施例六
在实施例一～实施例五的基础上，本实施例提供了一种无机空穴传输材料在太阳能电池中的应用。
本实施例的太阳能电池并不限于上述实施例的钙钛矿太阳能电池，只要是太阳能电池中存在空穴传输层，该空穴传输层均可以采用实施例一或实施例二制备的二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种太阳能电池用无机空穴传输材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、制备二维碳化钛溶液；
S2、制备氧化镍纳米颗粒或铜掺杂的氧化镍纳米颗粒；
步骤S2包括：
S21、将六水合硝酸镍溶于去离子水中或者将三水合硝酸铜和六水合硝酸镍溶于去离子水中，在室温下搅拌获得澄清绿色溶液，往所述澄清绿色溶液中加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=10，继续搅拌溶液10min后离心洗涤3次，得到离心混合物；
S22、将所述离心混合物在70-80℃下干燥7-10h，并将干燥后的产物在270-300℃下煅烧2h，得到所述氧化镍纳米颗粒；
S3、将所述二维碳化钛溶液与所述氧化镍纳米颗粒溶解在去离子水、有机溶剂或去离子水与有机溶剂的混合溶液中，得到二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液。
2.如权利要求1所述的太阳能电池用无机空穴传输材料的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：
S11、将MAX相原料加入刻蚀剂中，在30-65℃保温刻蚀24h，得到刻蚀混合物；
S12、将所述刻蚀混合物用去离子水清洗，调节溶液PH＞6，将溶液定容到300ml，并依次通入氩气真空脱气1h、超声1-2h、3500-4500rpm转速下离心1-2h，取离心后溶液的上清液，得到所述二维碳化钛溶液。
3.一种太阳能电池用无机空穴传输材料，其特征在于，由如权利要求1~2任一项所述的制备方法制得。
4.一种基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、预处理衬底基片；
S2、在预处理后的所述衬底基片上沉积二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料，得到二维碳化钛复合氧化镍空穴传输层；其中，所述二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料采用如权利要求1~2任一项所述的制备方法制得的二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液；
S3、在所述二维碳化钛复合氧化镍空穴传输层上制备钙钛矿吸光层；
S4、在所述钙钛矿吸光层上沉积电子传输层；
S5、在所述电子传输层上制备顶电极。
5.如权利要求4所述的基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S2包括：
将所述前驱体溶液超声分散后旋涂在预处理后的所述衬底基板上，然后将旋涂后的基片置于热台上退火形成所述二维碳化钛复合氧化镍空穴传输层。
6.一种基于无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，由如权利要求4~5任一项所述的制备方法制得。
7.一种基于无机空穴传输材料的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池中的空穴传输层采用如权利要求1~2任一项所述的制备方法制得二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液制备形成。
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