CN115275019A - 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，钙钛矿太阳能电池包括依次层叠的基底、第一电极层、第一载流子传输层、三维钙钛矿层、钝化层、第二载流子传输层、第二电极层，钝化层与三维钙钛矿层和第二载流子传输层接触，钝化层包括均匀混合的第一钝化材料和第二钝化材料，第一钝化材料为有机卤化盐，第二钝化材料包括氨基、羧基、膦酰基、磺酸基中的至少一种。位于三维钙钛矿层和第二载流子传输层之间的钝化层能够钝化界面缺陷，其中，钝化层中的第一钝化材料能够钝化碘缺陷，钝化层中的第二钝化材料能够钝化铅缺陷，第一钝化材料和第二钝化材料相互协同，从而使钙钛矿太阳能电池的开路电压、短路电流密度和填充因子均有效提高，进而有效提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

Description

一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及钙钛矿电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着全球生态环境和能源短缺问题的日益严峻，太阳能光伏发电受到广泛关注。钙钛矿电池作为第三代新型太阳能电池，凭借其低成本、制备工艺简单、效率高等优势成为太阳能电池领域中一颗冉冉升起的新星。在短短的十余年内，钙钛矿太阳能电池的效率从3.8％提升至25.8％，显示出具有巨大的潜力。钙钛矿太阳能电池包括依次层叠的基底、第一电极、第一载流子传输层、钙钛矿层、第二载流子传输层和第二电极。

然而，钙钛矿层与载流子传输层的界面处存在很多缺陷，如碘缺陷和铅缺陷，上述界面缺陷的存在不仅造成光电转换效率损失还影响了电池寿命。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于如何提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，从而提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的基底、第一电极层、第一载流子传输层、三维钙钛矿层、钝化层和第二载流子传输层，所述钝化层与所述三维钙钛矿层和所述第二载流子传输层接触，所述钝化层包括均匀混合的第一钝化材料和第二钝化材料，所述第一钝化材料为有机卤化盐，所述第二钝化材料包括氨基、羧基、膦酰基、磺酸基中的至少一种。

可选的，所述第一钝化材料包括正丁胺氢碘酸盐、正己胺氢碘酸盐、正辛胺氢碘酸盐、油胺氢碘酸盐、苯乙胺氢碘酸盐、萘胺氢碘酸盐、甲基吡啶氢碘酸盐、甲基咪唑氢碘酸盐、甲基咔唑氢碘酸盐、甲基噻吩氢碘酸盐中的至少一种。

可选的，所述第二钝化材料包括2-喹喔啉甲酸、双(三氟甲烷磺酰)亚胺、2-吡啶基三氟甲氧基苯亚胺、(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基硫基)乙酸、4-咪唑乙酸盐酸盐、3-(1-萘基)-L-丙氨酸盐酸盐、茶碱-7-乙酸、替诺福韦、3-(1-吡啶基)丙磺酸盐、9-[2-(二乙氧基膦酰基甲氧基)乙基]腺嘌呤、磷酸腺苷中的至少一种。

可选的，所述第一钝化材料与所述第二钝化材料的摩尔比为1-300。

可选的，所述第一钝化材料与所述第二钝化材料的摩尔比为1-50。

可选的，所述钝化层的厚度为1nm-30nm。

可选的，所述钝化层的厚度为5nm-10nm。

可选的，所述基底包括玻璃、柔性衬底、异质结电池、晶硅电池或薄膜太阳能电池。

本发明还提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：在基底的一侧表面依次形成第一电极层、第一载流子传输层、三维钙钛矿层、钝化层和第二载流子传输层，所述基底、第一电极层、第一载流子传输层、三维钙钛矿层、钝化层和第二载流子传输层依次层叠设置，且所述钝化层与所述三维钙钛矿层和所述第二载流子传输层接触，所述钝化层包括均匀混合的第一钝化材料和第二钝化材料，所述第一钝化材料为有机卤化盐，所述第二钝化材料包括氨基、羧基、膦酰基、磺酸基中的至少一种。

可选的，形成所述钝化层的步骤包括：配制钝化溶液，所述钝化溶液的溶质包括第一钝化材料和第二钝化材料；利用所述钝化溶液在三维钙钛矿层背离所述第一载流子传输层的表面形成钝化液膜；对所述钝化液膜进行退火。

可选的，所述退火的温度为60℃-120℃，退火的时间为5min-10min。

可选的，所述钝化溶液中所述溶质的浓度为0.05mg/ml-0.35mg/ml。

可选的，所述钝化溶液的溶剂包括甲醇和异丙醇中的至少一种。

可选的，采用旋涂法在三维钙钛矿层的表面形成所述钝化液膜。

可选的，旋涂的转速为2000r/min-5000r/min。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的钙钛矿太阳能电池，位于三维钙钛矿层和第二载流子传输层之间的钝化层能够钝化界面缺陷，其中，钝化层中的第一钝化材料能够钝化碘缺陷，钝化层中的第二钝化材料能够钝化铅缺陷，第一钝化材料和第二钝化材料相互协同，从而使钙钛矿太阳能电池的开路电压、短路电流密度和填充因子均有效提高，进而有效提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

2.本发明提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法，通过在三维钙钛矿层表面形成钝化层，使三维钙钛矿层和第二载流子传输层的界面处的碘缺陷和铅缺陷同时被钝化，从而使钙钛矿太阳能电池的开路电压、短路电流密度和填充因子均有效提高，进而有效提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的太阳能电池的结构示意图；

附图标记说明：

1-基底；2-第一电极层；3-第一载流子传输层；4-三维钙钛矿层；5-钝化层；6-第二载流子传输层；7-第二电极层。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1，本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的基底1、第一电极层2、第一载流子传输层3、三维钙钛矿层4、钝化层5、第二载流子传输层6、第二电极层7，所述钝化层与所述三维钙钛矿层和所述第二载流子传输层接触，所述钝化层包括均匀混合的第一钝化材料和第二钝化材料，所述第一钝化材料为有机卤化盐，所述第二钝化材料包括氨基、羧基、膦酰基、磺酸基中的至少一种。

上述钙钛矿太阳能电池中，位于三维钙钛矿层和第二载流子传输层之间的钝化层能够钝化界面缺陷，其中，钝化层中的第一钝化材料能够钝化碘缺陷，钝化层中的第二钝化材料能够钝化铅缺陷，第一钝化材料和第二钝化材料相互协同，从而使钙钛矿太阳能电池的开路电压、短路电流密度和填充因子均有效提高，进而有效提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

需要说明的是，钝化层的材料仅为第一钝化材料(有机卤化盐)时，虽然钝化了界面处的碘缺陷，但是降低了载流子迁移率，使钙钛矿太阳能电池开路电压增大的同时，短路电流密度减小；第二钝化材料能够钝化界面处的铅缺陷，从而降低非辐射复合，使钙钛矿太阳能电池开路电压增大的同时，增大短路电流密度；即，采用第一钝化材料和第二钝化材料一同制备钝化层，不仅显著增大了钙钛矿太阳能电池的开路电压，还能够增大其短路电流密度，从而显著增大钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，这使钙钛矿太阳能电池的光电转换效率优于仅采用第一钝化材料或第二钝化材料制备钝化层的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

具体的，所述第一钝化材料包括正丁胺氢碘酸盐、正己胺氢碘酸盐、正辛胺氢碘酸盐、油胺氢碘酸盐、苯乙胺氢碘酸盐、萘胺氢碘酸盐、甲基吡啶氢碘酸盐、甲基咪唑氢碘酸盐、甲基咔唑氢碘酸盐、甲基噻吩氢碘酸盐中的至少一种。所述第二钝化材料包括2-喹喔啉甲酸、双(三氟甲烷磺酰)亚胺、2-吡啶基三氟甲氧基苯亚胺、(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基硫基)乙酸、4-咪唑乙酸盐酸盐、3-(1-萘基)-L-丙氨酸盐酸盐、茶碱-7-乙酸、替诺福韦、3-(1-吡啶基)丙磺酸盐、9-[2-(二乙氧基膦酰基甲氧基)乙基]腺嘌呤、磷酸腺苷中的至少一种。

进一步地，所述第一钝化材料与所述第二钝化材料的摩尔比为1-300。示例性的，所述第一钝化材料与所述第二钝化材料的摩尔比可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、125、150、175、200、225、250、275、300。优选的，所述第一钝化材料与所述第二钝化材料的摩尔比为1-50。

进一步地，所述钝化层的厚度为1nm-30nm；示例性的，所述钝化层的厚度可以为1nm、3nm、5nm、7nm、10nm、13nm、15nm、17nm、20nm、23nm、25nm、27nm或30nm。优选的，所述钝化层的厚度为5nm-10nm。

具体的，所述基底包括但不限于玻璃、柔性衬底、异质结电池、晶硅电池或薄膜太阳能电池；柔性衬底包括但不限于聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；薄膜太阳能电池包括但不限于铜铟镓硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、砷化镓薄膜太阳能电池、钙钛矿太阳能电池；晶硅电池包括但不限于N型单晶钝化接触电池(TopCon电池)。当基底采用玻璃或柔性衬底，最终制备得到的电池为单结钙钛矿电池；当基底采用异质结电池、晶硅电池或薄膜太阳能电池时，最终制备得到的电池为叠层电池。

第一电极层的材料包括但不限于掺氟氧化锡(FTO)或氧化铟锡(ITO)。需要理解的是，当基底采用玻璃或PEN，第一电极层的材料的材料为FTO或ITO时，可以直接采用商用的FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、PEN/ITO。

第一载流子传输层与第二载流子传输层中的一个为空穴传输层，另一为电子传输层；当第一载流子传输层为空穴传输层、第二载流子传输层为电子传输层时，所述钙钛矿太阳能电池为反式钙钛矿太阳能电池；当第一载流子传输层为电子传输层、第二载流子传输层为空穴传输层时，所述钙钛矿太阳能电池为正式钙钛矿太阳能电池。

三维钙钛矿的结构通式为ABX₃，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为卤素阴离子，其中，A包括但不限于甲氨基团(MA⁺)、甲脒基团(FA⁺)或铯离子(Cs⁺)，B包括但不限于Pb²⁺、Sn²⁺。进一步地，三维钙钛矿层的厚度为200nm-1000nm。示例性的，三维钙钛矿层的厚度可以为200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm或1000nm。

所述第二电极层的材料包括但不限于金、银、铝。

本实施例还提供上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：在基底的一侧表面依次形成第一电极层、第一载流子传输层、三维钙钛矿层、钝化层、第二载流子传输层、第二电极层，参见图1，基底1、第一电极层2、第一载流子传输层3、三维钙钛矿层4、钝化层5和第二载流子传输层6依次层叠设置，且钝化层5与三维钙钛矿层4和第二载流子传输层6接触，钝化层5包括均匀混合的第一钝化材料和第二钝化材料，第一钝化材料为有机卤化盐，第二钝化材料包括氨基、羧基、膦酰基、磺酸基中的至少一种。

下面示例性的对钙钛矿太阳能电池的制备方法进行清楚完整的描述。

步骤S1、提供基底1。

步骤S2、在基底1的一侧表面形成第一电极层2。具体的，在基底的一侧表面形成第一电极层的工艺包括但不限于磁溅射工艺或化学气相沉积工艺。

步骤S3、在第一电极层2背离所述基底1的一侧表面形成第一载流子传输层3。具体的，形成所述第一载流子传输层的方法包括但不限于旋涂法、涂布法、真空蒸镀法、磁控溅射法。制备方法可以根据第一载流子传输层的材料等进行选择。

步骤S4、在第一载流子传输层3背离所述基底1的一侧表面形成三维钙钛矿层4。具体的，形成三维钙钛矿层的方法包括但不限于旋涂法、涂布法。

步骤S5、在三维钙钛矿层4背离所述基底1的一侧表面形成钝化层5。

在一个实施例中，在三维钙钛矿层背离所述基底的一侧表面形成钝化层的步骤包括：配制钝化溶液，所述钝化溶液的溶质包括第一钝化材料和第二钝化材料，溶剂包括甲醇和异丙醇中的至少一种；利用所述钝化溶液在三维钙钛矿层背离所述第一载流子传输层的表面形成钝化液膜；对所述钝化液膜进行退火。需要理解的是，形成所述钝化层的方法包括但不限于上述方法。

进一步地，所述钝化溶液中，所述第一钝化材料与所述第二钝化材料的摩尔比为1-300。示例性的，所述第一钝化材料与所述第二钝化材料的摩尔比可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、125、150、175、200、225、250、275、300。优选的，所述钝化溶液中，所述第一钝化材料与所述第二钝化材料的摩尔比为1-50。

进一步地，所述钝化溶液中所述溶质的浓度为0.05mg/ml-0.35mg/ml。

进一步地，形成钝化液膜的方法包括但不限于旋涂法、涂布法。采用旋涂法在三维钙钛矿层的表面形成所述钝化液膜时，旋涂的转速为2000r/min-5000r/min；示例性的，旋涂的转速可以为2000r/min、2500r/min、3000r/min、3500r/min、4000r/min、4500r/min或5000r/min。

可选的，所述退火的温度为60℃-120℃，退火的时间为5min-10min。示例性的，所述退火的温度可以为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃，退火的时间可以为5min、6min、7min、8min、9min、10min。退火温度越高，则退火时间越短。

步骤S6、在钝化层5背离所述基底1的一侧表面形成第二载流子传输层6；具体的，形成所述第二载流子传输层的方法包括但不限于旋涂法、涂布法、真空蒸镀法、磁控溅射。制备方法可以根据第二载流子传输层的材料等进行选择。

步骤S7、在第二载流子传输层6背离所述基底1的一侧表面形成第二电极层7，得到如图1所示的钙钛矿太阳能电池。具体的，形成第二电极层的方法包括但不限于真空蒸镀法。

下面提供具体的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

配制钝化溶液，钝化溶液的溶质包括油胺氢碘酸盐和2-喹喔啉甲酸，油胺氢碘酸盐与2-喹喔啉甲酸的摩尔比为5，溶剂为甲醇，溶质的浓度为0.08mg/ml；

提供FTO导电玻璃，采用旋涂法在FTO导电玻璃的FTO层表面形成电子传输层，电子传输层的材料为TiO₂，厚度为10nm；

采用旋涂法在电子传输层表面形成三维钙钛矿层，三维钙钛矿层的材料为MAPbI₃，厚度为400nm；

在三维钙钛矿层表面形成钝化层，具体步骤包括：采用旋涂法将钝化溶液在三维钙钛矿层表面形成钝化液膜，转速为4000r/min；对钝化液膜进行退火，退火温度为80℃，时间为8min，得到厚度为12nm的钝化层；

采用旋涂法在钝化层表面形成空穴传输层，空穴传输层的材料为CuSCN，厚度为15nm；采用真空蒸发工艺在空穴传输层表面形成第二电极层，第二电极层的材料为银，厚度为100nm，得到钙钛矿太阳能电池。

对制备得到的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率测试，初始效率为22.15％，开路电压为1.19V，短路电流密度为24.12mA/cm²，填充因子为77.16％；制备得到的钙钛矿太阳能电池在85℃，RH85％的条件下运行1700h后保持初始效率的95％。

实施例2

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

配制钝化溶液，钝化溶液的溶质包括正辛胺氢碘酸盐和双(三氟甲烷磺酰)亚胺，正辛胺氢碘酸盐与双(三氟甲烷磺酰)亚胺的摩尔比为4.5，溶剂为异丙醇，溶质的浓度为0.15mg/ml；

提供ITO导电玻璃，采用旋涂法在ITO导电玻璃的ITO层表面形成空穴传输层，空穴传输层的材料为NiO_x，空穴传输层的厚度为10nm；

采用旋涂法在空穴传输层表面形成三维钙钛矿层，三维钙钛矿层的材料为CsPbI₃，厚度为600nm；

在三维钙钛矿层表面形成钝化层，具体步骤包括：采用旋涂法将钝化溶液在三维钙钛矿层表面形成钝化液膜，转速为4000r/min；对钝化液膜进行退火，退火温度为90℃，时间为7min，得到厚度为9nm的钝化层；

采用真空蒸镀工艺在钝化层表面依次沉积20nm厚的PCBM层、10nm厚的BCP层以及120nm厚的第二电极层，第二电极层的材料为银，得到钙钛矿太阳能电池。

对制备得到的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率测试，初始效率为21.2％，开路电压为1.18V，短路电流密度为23.38mA/cm²，填充因子为76.84％；制备得到的钙钛矿太阳能电池在85℃，RH85％的条件下运行1800h后保持初始效率的96％。

实施例3

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

配制钝化溶液，钝化溶液的溶质包括苯乙胺氢碘酸盐和替诺福韦，苯乙胺氢碘酸盐与替诺福韦的摩尔比为2.4，溶剂为异丙醇，溶质的浓度为0.20mg/ml；

提供铜铟镓硒薄膜太阳能电池，采用物理气相沉积工艺(PVD)在铜铟镓硒薄膜太阳能电池的电极表面形成第一电极层，第一电极层的材料为ITO，厚度为100nm；

采用旋涂法在第一电极层表面形成空穴传输层，空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)，厚度为10nm；

采用旋涂法在空穴传输层表面形成三维钙钛矿层，三维钙钛矿层的材料为Cs_0.15FA_0.85PbI_2.4Br_0.6，厚度为640nm；

在三维钙钛矿层表面形成钝化层，具体步骤包括：采用旋涂法将钝化溶液在三维钙钛矿层表面形成钝化液膜，转速为5000r/min；对钝化液膜进行退火，退火温度为70℃，时间为9min，得到厚度为8nm的钝化层；

采用真空蒸镀工艺在钝化层表面依次沉积30nm厚的C₆₀层、10nm厚的BCP层以及120nm厚的第二电极层，第二电极层的材料为银，得到钙钛矿/铜铟镓硒叠层电池。

对制备得到的钙钛矿/铜铟镓硒叠层电池进行光电转换效率测试，初始效率为21.3％。

实施例4

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

配制钝化溶液，钝化溶液的溶质包括甲基噻吩氢碘酸盐和3-(1-吡啶基)丙磺酸盐，甲基噻吩氢碘酸盐与3-(1-吡啶基)丙磺酸盐的摩尔比为3.6，溶剂为异丙醇，溶质的浓度为0.25mg/ml；

提供异质结电池，采用物理气相沉积工艺(PVD)在异质结电池的电极表面形成第一电极层，第一电极层的材料为ITO，厚度为100nm；

采用旋涂法在第一电极层表面形成空穴传输层，空穴传输层的材料为[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸(Me-4PACZ)，厚度为12nm；

采用旋涂法在空穴传输层表面形成三维钙钛矿层，三维钙钛矿层的材料为Cs_0.12FA_0.88PbI_2.7Br_0.3，厚度为680nm；

在三维钙钛矿层表面形成钝化层，具体步骤包括：采用旋涂法将钝化溶液在三维钙钛矿层表面形成钝化液膜，转速为4000r/min；对钝化液膜进行退火，退火温度为90℃，时间为7min，得到厚度为12nm的钝化层；

采用真空蒸镀工艺在钝化层表面依次沉积20nm厚的PCBM层、10nm厚的BCP层以及120nm厚的第二电极层，第二电极层的材料为银，得到钙钛矿/异质结叠层电池。

对制备得到的钙钛矿/异质结叠层电池进行光电转换效率测试，初始效率为26.4％；制备得到的钙钛矿/异质结叠层电池在85℃，RH85％的条件下运行3000h后保持初始效率的96％。

实施例5

本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

配制钝化溶液，钝化溶液的溶质包括甲基吡啶氢碘酸盐和2-吡啶基三氟甲氧基苯亚胺，甲基吡啶氢碘酸盐与2-吡啶基三氟甲氧基苯亚胺的摩尔比为8.5，溶剂为异丙醇，溶质的浓度为0.15mg/ml；

提供砷化镓薄膜太阳能电池，采用物理气相沉积工艺(PVD)在砷化镓薄膜太阳能电池的电极表面形成第一电极层，第一电极层的材料为ITO，厚度为100nm；

采用旋涂法在第一电极层表面形成空穴传输层，空穴传输层的材料为[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸(Me-4PACZ)，厚度为10nm；

采用旋涂法在空穴传输层表面形成三维钙钛矿层，三维钙钛矿层的材料为Cs_0.14FA_0.86PbI_2.7Br_0.3，厚度为650nm；

在三维钙钛矿层表面形成钝化层，具体步骤包括：采用旋涂法将钝化溶液在三维钙钛矿层表面形成钝化液膜，转速为5000r/min；对钝化液膜进行退火，退火温度为100℃，时间为6min，得到厚度为8nm的钝化层；

采用真空蒸镀工艺在钝化层表面依次沉积20nm厚的C₆₀层、15nm厚的Sn0₂层以及120nm厚的第二电极层，第二电极层的材料为银，得到钙钛矿/砷化镓叠层电池。

对制备得到的钙钛矿/砷化镓叠层电池进行光电转换效率测试，初始效率为18.2％；制备得到的钙钛矿/砷化镓叠层电池在85℃，RH85％的条件下运行运行3000h后保持初始效率的98％。

对比例1

本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例1提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：本对比例在形成三维钙钛矿层之后，不形成钝化层，而直接形成空穴传输层。

对制备得到的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率测试，初始效率为18.57％，开路电压为1.05V，短路电流密度为23.42mA/cm²，填充因子为75.52％；制备得到的钙钛矿太阳能电池在85℃，RH85％的条件下运行1200h后保持初始效率的92％。

对比例2

本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例1提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：本对比例所采用的钝化溶液，溶质为油胺氢碘酸盐。

对制备得到的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率测试，初始效率为21.01％，开路电压为1.17V，短路电流密度为23.32mA/cm²，填充因子为77.02％；制备得到的钙钛矿太阳能电池在85℃，RH85％的条件下运行1200h后保持初始效率的90％。

对比例3

本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例1提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：本对比例所采用的钝化溶液，溶质为2-喹喔啉甲酸。

对制备得到的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率测试，初始效率为21.30％，开路电压为1.16V，短路电流密度为23.85mA/cm²，填充因子为77.11％；制备得到的钙钛矿太阳能电池在85℃，RH85％的条件下运行1200h后保持初始效率的90％。

对比例4

本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例2提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：本对比例所采用的钝化溶液，溶质为正辛胺氢碘酸盐。

对制备得到的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率测试，初始效率为20.2％；制备得到的钙钛矿太阳能电池在85℃，RH85％的条件下运行1200h后保持初始效率的92％。

对比例5

本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例2提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：本对比例所采用的钝化溶液，溶质为双(三氟甲烷磺酰)亚胺。

对制备得到的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率测试，初始效率为20.7％；制备得到的钙钛矿太阳能电池在85℃，RH85％的条件下运行1200h后保持初始效率的91％。

由实施例1与对比例1-3的对比、以及实施例2与对比例4-5的对比可知，与不形成钝化层，以及钝化层的材料仅为第一钝化材料或第二钝化材料相比，本申请采用第一钝化材料和第二钝化材料共同进行钝化层的制备，有效增大了钙钛矿太阳能电池的短路电流密度、开路电压和填充因子，从而有效提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换性能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠的基底、第一电极层、第一载流子传输层、三维钙钛矿层、钝化层和第二载流子传输层，所述钝化层与所述三维钙钛矿层和所述第二载流子传输层接触，所述钝化层包括均匀混合的第一钝化材料和第二钝化材料，所述第一钝化材料为有机卤化盐，所述第二钝化材料包括氨基、羧基、膦酰基、磺酸基中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一钝化材料包括正丁胺氢碘酸盐、正己胺氢碘酸盐、正辛胺氢碘酸盐、油胺氢碘酸盐、苯乙胺氢碘酸盐、萘胺氢碘酸盐、甲基吡啶氢碘酸盐、甲基咪唑氢碘酸盐、甲基咔唑氢碘酸盐、甲基噻吩氢碘酸盐中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第二钝化材料包括2-喹喔啉甲酸、双(三氟甲烷磺酰)亚胺、2-吡啶基三氟甲氧基苯亚胺、(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基硫基)乙酸、4-咪唑乙酸盐酸盐、3-(1-萘基)-L-丙氨酸盐酸盐、茶碱-7-乙酸、替诺福韦、3-(1-吡啶基)丙磺酸盐、9-[2-(二乙氧基膦酰基甲氧基)乙基]腺嘌呤、磷酸腺苷中的至少一种。

4.根据权利要求1至3任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一钝化材料与所述第二钝化材料的摩尔比为1-300；

优选的，所述第一钝化材料与所述第二钝化材料的摩尔比为1-50。

5.根据权利要求1至3任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钝化层的厚度为1nm-30nm；

优选的，所述钝化层的厚度为5nm-10nm。

6.根据权利要求1至3任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述基底包括玻璃、柔性衬底、异质结电池、晶硅电池或薄膜太阳能电池。

7.如权利要求1至5任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：在基底的一侧表面依次形成第一电极层、第一载流子传输层、三维钙钛矿层、钝化层和第二载流子传输层，所述基底、所述第一电极层、所述第一载流子传输层、所述三维钙钛矿层、所述钝化层和所述第二载流子传输层依次层叠设置，且所述钝化层与所述三维钙钛矿层和所述第二载流子传输层接触，所述钝化层包括均匀混合的第一钝化材料和第二钝化材料，所述第一钝化材料为有机卤化盐，所述第二钝化材料包括氨基、羧基、膦酰基、磺酸基中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，形成所述钝化层的步骤包括：

配制钝化溶液，所述钝化溶液的溶质包括第一钝化材料和第二钝化材料；

利用所述钝化溶液在三维钙钛矿层背离所述第一载流子传输层的表面形成钝化液膜；

对所述钝化液膜进行退火；

优选的，所述退火的温度为60℃-120℃，退火的时间为5min-10min。

9.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钝化溶液中所述溶质的浓度为0.05mg/ml-0.35mg/ml；

优选的，所述钝化溶液的溶剂包括甲醇和异丙醇中的至少一种。

10.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用旋涂法在三维钙钛矿层的表面形成所述钝化液膜；

优选的，旋涂的转速为2000r/min-5000r/min。

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