CN114899321A - 有机电子传输层、钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型有机电子传输层、钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，电池结构包括阳极(ITO玻璃)、空穴传输层、钙钛矿层、有机电子传输层和阴极。其中有机电子传输层的制备方法为将带有长链的m‑ITTC分子溶解在PCBM的氯苯溶液中，直接旋涂在钙钛矿层上面，形成高质量的有机电子传输层薄膜，用于电子传输，光电转化效率为8.37193％。m‑ITIC的掺杂能缓解PCBM的聚集，使形成的有机电子传输层薄膜更加均匀的覆盖在钙钛矿层上面，有利于电子的传输同时能阻挡空穴，大大提高电池的效率及光电性能；且操作简单，成本低，可进行商业化生产。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种新型有机电子传输层、钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用。
背景技术
与蓬勃发展的空穴传输层相比，倒置钙钛矿太阳能电池的电子传输层研究的很少。富勒烯衍生物[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(PCBM)是最为常见的电子传输材料，它具有高的电子迁移率和低温溶液处理性能，但是由于PCBM在有机溶剂中的粘度和溶解度较低，难以在钙钛矿膜上形成致密的膜，因此钙钛矿膜不能被PCBM完全覆盖，使之与Ag或Al电极直接接触，造成电荷复合，加速界面层的降解。
目前，还没有找到能够完全取代PCBM的电子传输层材料。仅通过添加添加剂来改善PCBM的成膜性质，例如Li JiaXun等人在PCBM中添加长链分子EVA，但是EVA在氯苯中的溶解性不高，因此对于PCBM中精确掺杂EVA分子带来一定困难，一些有机小分子作为掺杂剂掺杂在PCBM中虽然能提高器件的性能，但是成本较高，因此，寻找一种掺杂剂既能提高器件的性能和稳定性又要成本低廉易得，对于制备高性能低成本的平面钙钛矿太阳能电池尤为重要。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型有机电子传输层、钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，用以改善电子传输层的性能，提高电池的能量转化效率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型有机电子传输层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤1，将m-ITTC按照比例掺杂混合到PCBM中，形成混合溶液，将所述混合溶液置于氯苯中混合，搅拌过滤后形成PCBM:m-ITTC前驱液；
步骤2，将所述PCBM:m-ITTC前驱液在匀胶机上旋涂20-40s，固化后形成有机电子传输层。
在如上所述的新型有机电子传输层的制备方法，优选，所述混合溶液中m-ITTC在PCBM中的掺杂浓度为0.5-2wt％；
优选地，步骤1中，所述搅拌的时间为12h。
在如上所述的新型有机电子传输层的制备方法，优选，PCBM:m-ITTC前驱液的浓度为18-22mg/ml；
优选地，在匀胶机上进行所述旋涂的转速为1500-2500rpm。
一种如上所述的新型有机电子传输层的制备方法制备得到的有机电子传输层。
一种有机电子传输层的应用，所述有机电子传输层在制备光伏器件中的应用。
一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤S1，将镀有阳极材料的玻璃衬底清洁后用紫外光处理，得到预处理后衬底基片；
步骤S2、在所述预处理后衬底基片上沉积PEDOT:PSS，130-150℃保温15-20min进行退火处理，然后自然冷却至室温，得到空穴传输层；
步骤S3、将带有所述空穴传输层的衬底基片移至手套箱内，在所述空穴传输层上采用一步反溶剂法旋涂钙钛矿前驱体溶液，90-100℃保温10-15min进行退火处理，得到钙钛矿层，即活性层；
步骤S4、在所述钙钛矿层上制备有机电子传输层；
步骤S5、在真空下将阴极材料通过热蒸发镀到所述有机电子传输层上，得到倒置的钙钛矿太阳能电池；
所述有机电子传输层采用如上所述新型有机电子传输层的制备方法制备得到。
在如上所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，优选，步骤S3中，所述钙钛矿前驱体溶液采用如下制备方法：
将供体A和供体B溶解在有机溶剂中，搅拌均匀后得到钙钛矿前驱体溶液；
其中，所述供体A为甲基碘化胺，供体B为碘化铅；
优选地，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
在如上所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，优选，所述供体A与所述供体B的摩尔比为1:(1-5)。
在如上所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，优选，所述供体A与所述供体B在所述有机溶液中总的质量百分含量为35-50wt％。
一种如上所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法制备得到的钙钛矿太阳能电池。
有益效果：
本发明采用新型的掺杂剂m-ITTC掺杂在传统电子传输层中，制备高效的平面钙钛矿太阳能电池，主要具有如下优异效果：
1、提高了钙钛矿太阳能电池的性能。本发明采用新的掺杂剂m-ITTC掺杂在传统电子传输层中作为钙钛矿太阳能电池的电子传输层，不仅能形成均匀致密的电子传输层，阻止水氧侵蚀钙钛矿层而且能够钝化钙钛矿表面缺陷，还具有与钙钛矿更匹配的LUMO能级等特点，该电子传输层既可以很好的传输电子又可以有效地阻挡来自钙钛矿层的空穴，降低了界面处电子复合损失，从而提高钙钛矿太阳能电池的开路电压，短路电流密度，填充因子，最终实现钙钛矿太阳能电池性能的提升，利用本发明的制备方法制备的平面异质结钙钛矿太阳能电池的能量转化效率达到8.37％。
2、新型有机电子传输层的制备方法简单；本发明利用新型掺杂剂m-ITTC掺杂传统电子传输层，得到的前驱体溶液直接旋涂在钙钛矿层上，且不需要退火处理，操作简单，提高器件的性能和稳定性的同时成本低廉易得，可实现大面积薄膜的制备。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明的掺杂剂m-ITTC分子结构式；
图3为本发明实施例1-4和对照例1中制备的有机电子传输层的紫外吸收图谱；
图4为本发明实施例1-4和对照例1制备的钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压特征曲线；
图5为本发明实施例1-4和对照例1中制备的PCBM:m-ITTC薄膜的接触角(其中a为对照例1中的接触角、b为实施例2中接触角、c为实施例1中接触角、d为实施例3中接触角、e为实施例4中接触角)。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供的掺杂有机电子传输层的钙钛矿太阳能电池，针对目前平面钙钛矿太阳能电池普遍使用的电子传输层材料[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的不足，提供一种新型掺杂剂m-ITTC掺杂有机电子传输层的平面钙钛矿太阳能电池，从而提高电池的性能，操作简单，可实现大面积制备。
如图1所示，本发明的钙钛矿太阳能电池器件结构自下而上包括：衬底(玻璃)、阳极(ITO)、空穴传输层(Hole Transport Layer，HTL)、钙钛矿层(CH3NH3PbI3)、电子传输层(ETL)、阴极(Ag或Al)；其中m-ITTC均匀的掺杂在PCBM中。如图2所示为本发明有机电子传输层采用的掺杂剂m-ITTC的分子结构式，其中m-ITTC也叫做茚三烯二噻(3，2-b)噻吩，用于光伏器件中，能够提高器件的性能。
本发明中的有机电子传输层采用掺杂剂m-ITTC和传统电子传输材料PCBM溶解在有机溶剂中形成电子传输层前驱液PCBM:m-ITTC，并在匀胶机上旋涂电子传输层前驱液固化而形成电子传输层，且旋涂速度为2500rpm，用于传输电子阻挡空穴，并且能够阻挡水氧侵蚀，同时减少阴极与活性层的紧密接触，进而减少界面处载流子复合损失，从而提高器件的性能。并且制备有机电子传输层时，不需要高温退火处理，操作简单，可实现大面积制备。
本发明中的有机电子传输层也可以使用在其它光伏器件中，比如有机太阳能电池。
本发明提供的一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，制备方法包括以下步骤：
步骤S1，将镀有阳极材料的玻璃衬底洗净干燥后用紫外光处理，得到预处理后衬底基片。采用紫外光处理是能够进一步清洗衬底基片的同时调节ITO玻璃的能级。
本发明的具体实施例中，阳极材料为氧化铟锡(ITO)，用于收集空穴。
步骤S2、在预处理后衬底基片上沉积PEDOT:PSS，130-150℃(比如135℃、140℃、145℃、150℃)保温15-20min(比如16min、18min、19min)进行退火处理，然后自然冷却至室温，得到空穴传输层；优选地，在预处理后衬底基片上采用匀胶机旋涂PEDOT:PSS溶液，旋涂的速率为3000-4000rpm。
步骤S3、将带有空穴传输层的衬底基片移至手套箱内，在空穴传输层上采用一步反溶剂法旋涂钙钛矿前驱体溶液(CH3NH3PbI3)，在旋涂过程中快速滴入氯苯继续旋涂，90-100℃(比如92℃、94℃、96℃、98℃)保温10-15min(比如11min、12min、13min、14min)进行退火处理，得到钙钛矿层，即活性层。
本发明的具体实施例中，钙钛矿前驱体溶液采用如下制备方法：
将供体A和供体B溶解在有机溶剂中，搅拌均匀后得到钙钛矿前驱体溶液；
其中，供体A为甲基碘化胺(CH3NH3I)，供体B为碘化铅(PbI2)；优选地，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。
本发明的具体实施例中，供体A与供体B的摩尔比为1:(1-5)(比如1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5)。供体A与供体B在有机溶液中总的质量百分含量为35-50wt％(比如36wt％、37wt％、38wt％、39wt％、40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46wt％、47wt％、48wt％、49wt％、50wt％)。
步骤S4、在钙钛矿层上制备有机电子传输层。
本发明的具体实施例中，有机电子传输层的制备方法，包括以下步骤：
步骤S41，将m-ITTC按照比例掺杂混合到PCBM中，形成混合溶液，将混合溶液置于氯苯中混合，搅拌12小时，使用前用滤头过滤，过滤后形成PCBM:m-ITTC前驱液。
本发明的具体实施例中，混合溶液中m-ITTC在PCBM中的掺杂浓度为0.5-2wt％(比如0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％)；优选地，m-ITTC在PCBM中的掺杂浓度为1wt％。PCBM:m-ITTC前驱液的浓度为18-22mg/ml(比如18.5mg/ml、19mg/ml、19.5mg/ml、20mg/ml、20.5mg/ml、21mg/ml)。
步骤S42，将PCBM:m-ITTC前驱液在匀胶机上旋涂20-40s(比如25s、30s、35s、40s、45s)，固化后形成有机电子传输层。优选地，在匀胶机上进行旋涂的转速为1500-2500rpm(比如1600rpm、1800rpm、2000rpm、2200rpm、2400rpm)。本发明的步骤中在PCBM:m-ITTC前驱液旋涂时降低转速，降低转速是为了增加有机电子传输层的厚度，其目的一是为了完全覆盖住钙钛矿层，二是为了使电子和空穴匹配。
步骤S5、在真空下将阴极材料通过热蒸发镀到有机电子传输层上，得到倒置的钙钛矿太阳能电池。
本发明的具体实施例中，阴极材料为金属铝(Al)或银(Ag)。
本发明还提供了一种采用钙钛矿太阳能电池的制备方法制备得到的钙钛矿太阳能电池；
以及采用有机电子传输层的制备方法制备得到的有机电子传输层。
本发明中的有机电子传输层的制备方法将带有长链的m-ITTC分子溶解在PCBM的氯苯溶液中，直接旋涂在钙钛矿层上面，形成高质量的有机电子传输层薄膜，用于电子传输，光电转化效率为8.37193％。m-ITIC的掺杂能缓解PCBM的聚集，使形成的有机电子传输层薄膜更加均匀的覆盖在钙钛矿层上面，有利于电子的传输同时能阻挡空穴，大大提高电池的效率及光电性能。且操作简单，成本低，可进行商业化生产。
本实施例和对照例中所选用的材料和试剂等，均为市售产品。
实施例1
本实施例提供的一种掺杂有机电子传输层钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、将镀有氧化铟锡ITO的阳极玻璃衬底先后用洗洁精，蒸馏水，丙酮，乙醇超声洗涤3次，每次15分钟，清洗完用氮气吹干。将吹干的ITO玻璃衬底放到紫外光清洗表面处理设备进行处理15分钟，得到预处理后的衬底基片。
步骤S2、在预处理后的玻璃衬底基片上旋涂PEDOT:PSS，140℃保温15min进行退火处理，然后自然冷却至室温，形成空穴传输层。
步骤S3、CH3NH3I和PbI2和按摩尔比1:2溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，溶液中PbI2和CH3NH3I总的质量分数为40wt％，室温搅拌，制得钙钛矿前驱体溶液(CH3NH3PbI3)。在空穴传输层上在5000r/min转速下旋涂钙钛矿前驱体溶液，然后旋转至第5s时迅速滴加抗溶剂氯苯，促进钙钛矿层快速结晶，经过100℃退火处理10分钟，得到黑色的钙钛矿层，厚度为300nm，也即是活性层。
步骤S4、在活性层上旋涂电子传输层前驱液，形成有机电子传输层，电子传输层旋涂时的转速为2500rpm，具体步骤包括：
步骤s41、将m-ITTC按照一定比例混合到PCBM中，掺杂浓度为1.0wt％置于氯苯中，搅拌12小时，使用前用0.45微米的滤头过滤，形成PCBM:m-ITTC前驱液；PCBM:m-ITTC前驱液的浓度为20mg/ml。
步骤s42、将PCBM:m-ITTC前驱液在匀胶机上旋涂30秒，固化后形成有机电子传输层；即PCBM:m-ITTC薄膜。
步骤S5、在真空下将阴极材料Al通过热蒸发镀到有机电子传输层上，得到倒置钙钛矿太阳能电池。
本发明实施例所得器件结构为ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3Pbl3/PCBM:m-ITTC/Al，对器件测试其性能，在最优条件下，在l00mW cm-2的模拟太阳光照射下开路电压为0.83V，短路电流为15.54mA cm-2，填充因子为64.64％，光电转化效率为8.37％。
实施例2
本实施例掺杂有机电子传输层钙钛矿太阳能电池的制备，包括以下步骤：
步骤S1、将镀有氧化铟锡ITO的阳极玻璃衬底先后用洗洁精，蒸馏水，丙酮，乙醇超声洗涤3次，每次15分钟，清洗完用氮气吹干。将吹干的ITO玻璃衬底放到紫外光清洗表面处理设备进行处理15分钟，得到预处理后的衬底基片。
步骤S2、在预处理后的玻璃衬底基片上旋涂PEDOT:PSS，130℃保温20min进行退火处理，然后自然冷却至室温，形成空穴传输层。
步骤S3、CH3NH3I和PbI2按摩尔比1:2溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，溶液中PbI2和CH3NH3I总的质量分数为40wt％，室温搅拌，制得钙钛矿前驱体溶液(CH3NH3PbI3)。在空穴传输层上在5000r/min转速下旋涂钙钛矿前驱体溶液，然后旋转至第5s时迅速滴加抗溶剂氯苯溶液，促进钙钛矿层快速结晶，经过95℃退火处理13分钟，得到黑色的钙钛矿层，厚度为300nm，也即是活性层。
步骤S4、在活性层上旋涂电子传输层前驱液，形成有机电子传输层，电子传输层旋涂时的转速为1500rpm，具体步骤包括：
步骤s41、将m-ITTC按照一定比例混合到PCBM中，掺杂浓度为0.5wt％置于氯苯中，搅拌12h，使用前用0.45微米的滤头过滤，形成PCBM:m-ITTC前驱液；PCBM:m-ITTC前驱液的浓度为18mg/ml。
步骤s42、将PCBM:m-ITTC前驱液在匀胶机上旋涂30秒，固化后形成有机电子传输层；即PCBM:m-ITTC薄膜。
步骤S5、在真空下将阴极材料Al通过热蒸发镀到有机电子传输层上，得到倒置钙钛矿太阳能电池。
本发明实施例所得器件结构为ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3Pbl3/PCBM:m-ITTC/Al，对器件测试其性能，在最优条件下，在l00mW cm-2的模拟太阳光照射下开路电压为0.83V，短路电流为15.22mA cm-2，填充因子为59.18％，光电转化效率为7.438％。
实施例3
本实施例掺杂有机电子传输层钙钛矿太阳能电池的制备，包括以下步骤：步骤S1、将镀有氧化铟锡ITO的阳极玻璃衬底先后用洗洁精，蒸馏水，丙酮，乙醇超声洗涤3次，每次15分钟，清洗完用氮气吹干。将吹干的ITO玻璃衬底放到紫外光清洗表面处理设备进行处理15分钟，得到预处理后的衬底基片。
步骤S2、在预处理后的玻璃衬底基片上旋涂PEDOT:PSS，150℃保温15min进行退火处理，然后自然冷却至室温，形成空穴传输层。
步骤S3、CH3NH3I和PbI2按摩尔比1:2溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，溶液中PbI2和CH3NH3I总的质量分数为40wt％，室温搅拌，制得钙钛矿前驱体溶液(CH3NH3PbI3)。在空穴传输层上在5000r/min转速下旋涂钙钛矿前驱体溶液，然后旋转至第5s时迅速滴加抗溶剂氯苯，促进钙钛矿层快速结晶，经过100℃退火处理15分钟，得到黑色的钙钛矿层，厚度为300nm，也即是活性层。
步骤S4、在活性层上旋涂电子传输层前驱液，形成有机电子传输层，电子传输层旋涂时的转速为2500rpm，具体步骤包括：
步骤s41、将m-ITTC按照一定比例混合到PCBM中，掺杂浓度为1.5wt％置于氯苯中，搅拌12h，使用前用0.45微米的滤头过滤，形成PCBM:m-ITTC前驱液；PCBM:m-ITTC前驱液的浓度为22mg/ml。
步骤s42、将PCBM:m-ITTC前驱液在匀胶机上旋涂30秒，固化后形成有机电子传输层；即PCBM:m-ITTC薄膜。
步骤S5、在真空下将阴极材料Al通过热蒸发镀到有机电子传输层上，得到倒置钙钛矿太阳能电池。
本发明实施例所得器件结构为ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3Pbl3/PCBM:m-ITTC/Al，对器件测试其性能，在最优条件下，在l00mW cm-2的模拟太阳光照射下开路电压为0.84V，短路电流为15.23mA cm-2，填充因子为55.22％，光电转化效率为7.05％。
实施例4
本实施例掺杂有机电子传输层钙钛矿太阳能电池的制备，包括以下步骤：
步骤S1、将镀有氧化铟锡ITO的阳极玻璃衬底先后用洗洁精，蒸馏水，丙酮，乙醇超声洗涤3次，每次15分钟，清洗完用氮气吹干。将吹干的ITO玻璃衬底放到紫外光清洗表面处理设备进行处理15分钟，得到预处理后的衬底基片。
步骤S2、在预处理后的玻璃衬底基片上旋涂PEDOT:PSS，140℃保温15min进行退火处理，然后自然冷却至室温，形成空穴传输层。
步骤S3、CH3NH3I和PbI2按摩尔比1:2溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，溶液中PbI2和CH3NH3I总的质量分数为40wt％，室温搅拌，制得钙钛矿前驱体溶液(CH3NH3PbI3)。在空穴传输层上在5000r/min转速下旋涂钙钛矿前驱体溶液，然后旋转至第5s时迅速滴加抗溶剂氯苯溶剂，促进钙钛矿层快速结晶，经过90℃退火处理15分钟，得到黑色的钙钛矿层，厚度为300nm，也即是活性层。
步骤S4、在活性层上旋涂电子传输层前驱液，形成有机电子传输层，电子传输层旋涂时的转速为2500rpm，具体步骤包括：
步骤s41、将m-ITTC按照一定比例混合到PCBM中，掺杂浓度为2.0wt％置于氯苯中，搅拌12h，使用前用0.45微米的滤头过滤，形成PCBM:m-ITTC前驱液；PCBM:m-ITTC前驱液的浓度为20mg/ml。
步骤s42、将PCBM:m-ITTC前驱液在匀胶机上旋涂30秒，固化后形成有机电子传输层；即PCBM:m-ITTC薄膜。
步骤S5、在真空下将阴极材料Al通过热蒸发镀到有机电子传输层上，得到倒置钙钛矿太阳能电池。
本发明实施例所得器件结构为ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3Pbl3/PCBM:m-ITTC/Al，对器件测试其性能，在最优条件下，在l00mW cm-2的模拟太阳光照射下开路电压为0.84V，短路电流为13.564mA cm-2，填充因子为64.26％，光电转化效率为7.31％。
如图3所示为本发明实施例1-4和对照例1中制备的有机电子传输层的紫外吸收谱图。由图中可以看出，无论是实施例1-4的有机电子传输层还是对照例1中的有机电子传输层均不影响钙钛矿层的光吸收，且当m-ITTC掺杂浓度为1wt％时，光谱强度略微高于其余实施例中制备的样品，因此m-ITTC掺杂浓度为1wt％时能获得最好的光伏参数及性能。
图4为本发明实施例1-4和对照例1制备的钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压特征曲线。
图5为本发明实施例1-4和对照例1中制备的PCBM:m-ITTC薄膜的接触角。由图我们可以看出，掺杂m-ITTC的有机电子传输层薄膜的接触角均大于单纯的PCBM薄膜的接触角，可以得知m-ITTC的掺杂能提高有机电子传输层的疏水性能，且当m-ITTC掺杂浓度为1wt％时，接触角最大，说明疏水性能最好，能很好地阻止外界水分侵蚀钙钛矿层，从而提高器件的光电转换效率。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，在步骤S3中，CH3NH3I和PbI2按摩尔比1:1溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，溶液中PbI2和CH3NH3I总的质量分数为35wt％。其他步骤和方法与实施例1相同。
本发明实施例所得器件结构为ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3Pbl3/PCBM:m-ITTC/Al，对器件测试其性能，在最优条件下，在l00mW cm-2的模拟太阳光照射下开路电压为0.81V，短路电流为13.23mA cm-2，填充因子为52.25％，光电转化效率为5.58％。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于，在步骤S3中，CH3NH3I和PbI2按摩尔比1:5溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，溶液中PbI2和CH3NH3I总的质量分数为50wt％；且阴极材料为Ag。其他步骤和方法与实施例1相同。
本发明实施例所得器件结构为ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3Pbl3/PCBM:m-ITTC/Ag，对器件测试其性能，在最优条件下，在l00mW cm-2的模拟太阳光照射下开路电压为0.79V，短路电流为13.76mA cm-2，填充因子为52.05％，光电转化效率为5.68％。
对照例1
本对照例与实施例1的区别在于，在步骤S4中，有机电子传输层采用的是单一的PCBM溶液，其它步骤与方法与实施例1相同，在此不再赘述。
本对照例中制备的钙钛矿太阳能电池的结构为ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3Pbl3/PCBM/Al，对本对照例中的钙钛矿电池进行性能测试，在l00mW cm-2的模拟太阳光照射下开路电压为0.81V，短路电流为13.75mA cm-2，填充因子为55.79％，光电转化效率为6.19％。
该钙钛矿太阳能电池光电转化效率低是因为有机电子传输层存在缺陷，而这些缺陷为水氧侵蚀活性层提供了通道，并且由于PCBM本身的性质，容易聚集，所以与钙钛矿层的覆盖性差，从而使得电池光电转换效率降低。
综上所述：本发明的掺杂有机电子输层的钙钛矿太阳能电池，电池结构自下而上包括：阳极、空穴传输层、钙钛矿层、有机电子传输层和阴极，其中有机电子传输层采用m-ITTC作为掺杂剂掺杂到PCBM氯苯溶液中，并通过旋涂该溶液制备有机电子传输层，本发明的有机电子传输层能很好的降低界面处电子耦合或电荷复合的发生几率，利用该方法制备的平面异质结钙钛矿电池的光电转化效率达到8.37193％，提高了钙钛矿太阳能电池的性能，可用于光电转化。
同时，本发明利用新型掺杂剂m-ITTC掺杂传统电子传输层，得到的前驱体溶液直接旋涂在钙钛矿层上，且不需要退火处理，操作简单，提高器件的性能和稳定性的同时成本低廉易得，可实现大面积薄膜的制备。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型有机电子传输层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤1，将m-ITTC按照比例掺杂混合到PCBM中，形成混合溶液，将所述混合溶液置于氯苯中混合，搅拌过滤后形成PCBM:m-ITTC前驱液；
步骤2，将所述PCBM:m-ITTC前驱液在匀胶机上旋涂20-40s，固化后形成有机电子传输层。
2.如权利要求1所述的新型有机电子传输层的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中m-ITTC在PCBM中的掺杂浓度为0.5-2wt％；
优选地，步骤1中，所述搅拌的时间为12h。
3.如权利要求1所述的新型有机电子传输层的制备方法，其特征在于，PCBM:m-ITTC前驱液的浓度为18-22mg/ml；
优选地，在匀胶机上进行所述旋涂的转速为1500-2500rpm。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的新型有机电子传输层的制备方法制备得到的有机电子传输层。
5.一种如权利要求4所述的有机电子传输层的应用，其特征在于，所述有机电子传输层在制备光伏器件中的应用。
6.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤S1，将镀有阳极材料的玻璃衬底清洁后用紫外光处理，得到预处理后衬底基片；
步骤S2、在所述预处理后衬底基片上沉积PEDOT:PSS，130-150℃保温15-20min进行退火处理，然后自然冷却至室温，得到空穴传输层；
步骤S3、将带有所述空穴传输层的衬底基片移至手套箱内，在所述空穴传输层上采用一步反溶剂法旋涂钙钛矿前驱体溶液，90-100℃保温10-15min进行退火处理，得到钙钛矿层，即活性层；
步骤S4、在所述钙钛矿层上制备有机电子传输层；
步骤S5、在真空下将阴极材料通过热蒸发镀到所述有机电子传输层上，得到倒置的钙钛矿太阳能电池；
所述有机电子传输层采用如权利要求4所述新型有机电子传输层的制备方法制备得到。
7.如权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述钙钛矿前驱体溶液采用如下制备方法：
将供体A和供体B溶解在有机溶剂中，搅拌均匀后得到钙钛矿前驱体溶液；
其中，所述供体A为甲基碘化胺，供体B为碘化铅；
优选地，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
8.如权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述供体A与所述供体B的摩尔比为1:(1-5)。
9.如权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述供体A与所述供体B在所述有机溶液中总的质量百分含量为35-50wt％。
10.一种如权利要求6～9任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法制备得到的钙钛矿太阳能电池。
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