CN115943745A - 半透明钙钛矿基光伏电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其中光活性钙钛矿层包含至少一种多糖基惰性聚合物，其量相对于钙钛矿前体的总重量在0.5重量％至3.5重量％范围内，优选在1重量％至3重量％范围内，更优选在1.5重量％至2.8重量％范围内。所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)可以有利地用于需要通过利用光能，特别是太阳辐射能来产生电力的各种应用中，例如：建筑一体化光伏(BIPV)系统；光伏窗户；温室；光生物反应器；隔音屏障；照明；设计；广告；汽车行业。所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)可以用于“独立”模式或模块化系统。
Description
技术领域
本发明涉及半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)。
更具体地，本发明涉及半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其中光活性钙钛矿层包含至少一种多糖基惰性聚合物，其量相对于钙钛矿前体的总重量在0.5重量％至3.5重量％范围内，优选在1重量％至3重量％范围内，更优选在1.5重量％至2.8重量％范围内。
所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)可以有利地用于需要通过利用光能，特别是太阳辐射能来产生电力的各种应用中，例如：建筑一体化光伏(BIPV)系统；光伏窗户；温室；光生物反应器；隔音屏障；照明；设计；广告；汽车行业。所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)可以用于“独立”模式或模块化系统。
本发明还涉及制备所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)的方法。
背景技术
众所周知，光伏电池(或太阳能电池)可以用于需要通过利用光能产生电力的各种应用中，例如在建筑一体化光伏(BIPV)系统中(例如在正面或屋顶上)、在温室中、或者甚至在汽车行业中以覆盖各种尺寸、特征和用途的车辆。
与大部分努力都致力于优化功率转换效率(PCE)的常规光伏电池(或太阳能电池)相比，在半透明光伏电池(或太阳能电池)中，还必须考虑可见光区的透明度[“平均可见光透过率”(AVT)]，其通常被计算为在400nm至800nm的范围内测量的、不改变地穿过所述半透明光伏电池(或太阳能电池)的辐射的百分比。
此外，在所述半透明光伏电池(或太阳能电池)中，考虑了另一个参数，即光转换效率[“光利用效率”-(LUE)]，其根据以下公式计算：
LUE＝(PCE x AVT)/100
其中：
PCE＝功率转换效率；
AVT＝可见光区的透明度(“平均可见光透过率”)。
显然，高的光转换效率[“光利用效率”(LUE)]值可以通过使用高性能光伏电池(或太阳能电池)(即具有高功率转换效率(PCE)但具有低透明度，即具有低可见光区的透明度[“平均可见光透过率”(AVT)])，或使用低性能光伏电池(或太阳能电池)(即具有低性能的功率转换效率(PCE)但具有高透明度，即具有高的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”(AVT)])来获得。因此，可能具有真正实际利益的光伏电池(或太阳能电池)必须具有>2％的光转换效率[“光利用效率”-(LUE)]，其由>10％的功率转换效率(PCE)和同时>20％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)]获得。
最后，必须考虑的涉及传统光伏电池(或太阳能电池)和半透明电池的另一个参数是构造过程的简单性，从前景来看，这可以允许以更低的成本扩大技术规模。
目前，市场上可获得的大多数光伏电池(或太阳能电池)是硅基的(晶体和无定形的)。然而，这些光伏电池(或太阳能电池)虽然提供了令人感兴趣的性能，但从美学观点来看并不十分吸引人，因为不可能调节它们的颜色，因此不适用于建筑一体化光伏系统(“建筑一体化光伏”-BIPV)，特别是建筑物的正面。
上述问题中的一些可以通过使用基于有机聚合物(OPV)或基于晶体钙钛矿基材料(PSC)的半透明光伏电池(或太阳能电池)来克服。特别地，对于后一种类型的光伏电池(或太阳能电池)，可以选择颜色并保持在功率转换效率(PCE)和可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)]方面的令人感兴趣的特性。为此，近年来，为了优化半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)中的功率转换效率(PCE)和可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)]，已经进行了许多研究。
例如，Eperon G.E.等人在“ACS Nano”(2014)，第8卷，第1期，第591-598页中，报道了具有以下布置的半透明钙钛矿基太阳能电池的制造：c-TiO2/钙钛矿([CH3NH3]I+PbCl2；3:1)/Spiro-OMeTAD/Au，用一种特定的配置获得等于3.5％的功率转换效率(PCE)和等于26.8％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)]，而用另一种配置获得等于6.9％的功率转换效率(PCE)和等于9.7％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”(AVT)]。然而，据信构造过程可能非常复杂，并且几乎不适合用于构造大面积半透明光伏电池(或太阳能电池)的放大阶段，因为它涉及在500℃下的退火步骤以获得致密的c-TiO2层，并且此外作者通过在区中沉积钙钛矿活性层而获得了制备的各种器件的半透明性，即，在活性区内存在钙钛矿材料的区与不存在钙钛矿材料的区交替。这种特殊的配置通过以非常精确的方式调整所有沉积参数来实现：使用钙钛矿组分间的非化学计量比([CH3NH3]I/PbCl2)，使用各种溶剂(二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮)改变液相的蒸气压，改变退火温度(90℃-130℃)，和改变退火气氛中的氧含量和湿度。
Aharon S.等人,在“Advanced Materials Interfaces”(2015),第2卷，https://doi.org/10.1002/admi.201500118中，报道了具有以下布置的半透明钙钛矿基太阳能电池的制造：c-TiO2/meso-TiO2/CH3NH3PbI3/Spiro-OMeTAD/Au，获得最佳结果，即等于4.98％的功率转换效率(PCE)和等于19％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)]。此外，在这种情况下，据信构造过程可能非常复杂，并且几乎不适合用于构造大面积半透明光伏电池(或太阳能电池)的放大阶段，因为它包括在450℃-500℃下的三个退火步骤以获得c-TiO2和meso-TiO2层，此外，借助于通过丝网印刷活性钙钛矿基层通过可变尺寸的网格的沉积，并通过控制前体溶液的浓度、溶剂蒸发的速度、添加组分以改变润湿性和环境湿度，获得并调节半透明性。
Jung J.W.等人,在“Advanced Energy Materials”(2015),第5卷,第17期，1500486中，报道了具有以下布置的半透明钙钛矿基太阳能电池的制造：CuSCN/CH3NH3PbI3/PCBM/Ag，获得约10％的功率转换效率(PCE)和大于或等于25％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)]。然而，可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)]肯定被高估了，因为作者是在300nm至850nm的范围内测量的。此外，光活性钙钛矿层(CH3NH3PbI3)通过包括添加反溶剂(即甲苯)以调节晶体生长的工艺来沉积。所述方法不容易在实验室规模上实施，并且可能是结果的相当大的不可再现性的来源，此外，认为其不适合用于构造大面积半透明光伏电池(太阳能电池)的放大阶段。
Chang C.-Y.等人,在“Chemistry of Materials”(2015),第27卷,第7119-7127页中，报道了具有以下布置的半透明钙钛矿基太阳能电池的制造：PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PC61BM/Ag，使用基于用硫醇基团改性的烷基铵盐的特殊阴极缓冲层，并使用超薄银层作为电极，获得等于11.8％的功率转换效率(PCE)和等于20.8％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)](在350nm至800nm的范围内测量)。通过两步法获得光活性钙钛矿层，其中沉积碘化铅(PbI2)在二甲基甲酰胺(DMF)中的溶液的第一层，然后沉积甲基碘化胺[(CH3NH3)I]在二甲基甲酰胺(DMF)中的溶液的第二层。同样，据信获得光活性钙钛矿层的过程可能是不可再现性的来源，并且几乎不适合用于构造大面积半透明光伏电池(或太阳能电池)的放大阶段。
Kwon H.-C.等人,在“Advanced Energy Materials”(2016),第6卷,第20期，1601055中，报道了具有以下布置的半透明钙钛矿基太阳能电池的制造：PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PC61BM/Ag ct:c-TiO2/AAO+钙钛矿([CH3NH3]I+PbCl2；3:1)/Spiro-OMeTAD/MoOx-ITO，获得等于9.6％的功率转换效率(PCE)和等于33.4％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)](在350nm至900nm的范围内测量)。同样在这种情况下，据信构造过程可能非常复杂，并且几乎不适合用于构造大面积半透明光伏电池(太阳能电池)的放大阶段，因为它包括在500℃下的退火步骤以获得致密的c-TiO2层，随后的铝蒸发必须经历阳极氧化过程，该阳极氧化过程导致形成具有受控尺寸的孔的氧化铝模板(AAO)，在该孔内引入光活性钙钛矿层。此外，考虑到测量范围的宽度，可见光区的透明度值[“平均可见光透过率”-(AVT)]似乎被大大高估了。
Bag S.等人,在“Nano Energy”(2016),第30卷,第542-548页中，报道了具有以下布置的半透明钙钛矿基太阳能电池的制造：PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PC71BM/Ag，获得等于8.2％的功率转换效率(PCE)和等于34％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)](在400nm至800nm的范围内测量)。同样在这种情况下，据信包括以下的构造过程可能非常复杂并且几乎不适合用于构造大面积半透明光伏电池(或太阳能电池)的放大阶段：分两步沉积光活性钙钛矿层，此外，为了实现所述性能，在PEDOT:PSS层上蒸发沉积非常薄的硫脲层(约5nm)以及在PC71BM层上蒸发沉积非常薄的富勒烯(C60)层。
Xue Q.等人,在"Advanced Energy Materials"(2017),第7卷,第9期，1602333中，报道了具有以下布置的半透明钙钛矿基太阳能电池的制造：NiO-DEA/CH3NH3PbI3/C60CH2Ind/PN4N/Ag，获得等于11％的功率转换效率(PCE)和等于25.6％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)](在380nm至780nm的范围内测量)。同样在这种情况下，据信包括以下的构造过程可能非常复杂并且几乎不适合用于构造大面积半透明光伏电池(或太阳能电池)的放大阶段：分两步沉积光活性钙钛矿层以及添加反溶剂(即甲苯)，此外，为了实现所述性能，在NiO层上沉积非常薄的单分子二乙胺(DEA)层，所述NiO层通过在500℃下退火来获得，以及在C60CH2Ind层上沉积非常薄的用胺基(PN4N)官能化的聚合物层(5nm)。
Cho S.-P.等人,在“Solar Energy Materials and Solar Cells”(2019),第196卷,第1-8页中，报道了具有以下布置的半透明钙钛矿基太阳能电池的制造：NiO/CH3NH3PbI3/PCBM/PEIE/Cu，获得等于8.2％的功率转换效率(PCE)和等于22％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)](在300nm至1000nm的范围内测量，且因此被高估了)。然而，尽管构造过程包括使用2-甲氧基乙醇作为溶剂在单个步骤中沉积光活性钙钛矿层，但是由于NiO层是通过在350℃下退火而获得的，因此它几乎不适合用于构造大面积半透明光伏电池(或太阳能电池)的放大阶段。
Zuo L.等人,在"Advanced Materials"(2019),第31卷,第36期，1901683中，报道了具有以下布置的半透明钙钛矿基太阳能电池的制造：NiO/PSS/FAPbBrxCl3-x/PC61BM/ZnOnp/ITO溅射，获得等于7.5％的功率转换效率(PCE)和等于大约68％的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)](在350nm至1000nm的范围内测量，且因此被过高估计)。同样在这种情况下，据信包括分两步沉积光活性钙钛矿层和通过溅射沉积作为反电极的ITO的构造过程很难适用于构造大面积半透明光伏电池(或太阳能电池)的放大阶段。
还已知将纤维素基聚合物添加到钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)的光活性钙钛矿层中。
例如,He J.等人,在“ChemPlusChem”(2016)，第18卷，第12期，第1292-1298页中，报道了通过向光活性钙钛矿层添加乙基纤维素改善了钙钛矿基太阳能电池(即CH3NH3PbI3)的湿度和光稳定性，获得了等于14.8％的功率转换效率(PCE),该乙基纤维素的量等于25mg/ml，其对应于相对于钙钛矿前体的总重量的约3.7重量％。然而，整个构造过程，特别是光活性钙钛矿层的构造过程(包括与铅盐相比存在大量过量的铵盐(3:1摩尔:摩尔))不允许获得半透明太阳能电池，这甚至没有被作者考虑到。此外，本文描述的太阳能电池的构造(包括沉积二氧化钛(TiO2)致密层，其需要500℃退火温度，使得这种类型的太阳能电池在生产大面积光伏电池(或太阳能电池)的过程中难以放大。
Yang J.等人,在“Applied Materials&Interfaces”(2019)，第11卷，第14期，第13491-13498页中，报道了在光活性钙钛矿层中包含乙基纤维素的钙钛矿基太阳能电池(即CH3NH3PbI3)，获得了至高19.27％的功率转换效率(PCE)，该乙基纤维素的量等于0.01mg/ml、0.1mg/ml和1mg/ml，对应于相对于钙钛矿前体的总重量的约0.16重量％的最大值。在这种情况下，据信包括以下的构造过程几乎不适合用于构造大面积光伏电池(或太阳能电池)的放大阶段：分两步沉积光活性钙钛矿层和添加反溶剂(即氯苯)以及沉积二氧化钛(TiO2)致密层，其需要500℃的退火温度。此外，没有提及可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)]。
Chu H.-Y.等人,在“Cellulose”(2019)，DOI:10.1007/s10570-019-02724-2中，报道了在钙钛矿光活性层中包括氯脱氧羟乙基纤维素(chlorodeoxyhydroxyethylcellulose)(CDHC)的钙钛矿基太阳能电池(即CH3NH3PbI3)，获得了等于10.38％的功率转换效率(PCE)，该氯脱氧羟乙基纤维素的量等于0.3mg/ml、0.6mg/ml和1.2mg/ml，对应于相对于钙钛矿前体的总重量的约0.16重量％的最大值。构造过程包括一步沉积包含氯脱氧羟乙基纤维素(CDHC)的光活性钙钛矿层，但是没有提及可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)]。
发明内容
因此，从前述可以清楚的是，重要的是具有一种半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)以及一种适合用于构造大面积半透明光伏电池(或太阳能电池)的放大阶段的构造方法。
因此，申请人给自己提出了这样的问题，即找到一种半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其能够具有良好的功率转换效率(PCE)和良好的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)](在400nm至800nm的范围内测量)，以及一种适合用于构造大面积半透明光伏电池(太阳能电池)的放大阶段的构造方法。
申请人现已发现了一种的半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其中光活性钙钛矿层包含至少一种多糖基惰性聚合物，该多糖基惰性聚合物的量相对于钙钛矿前体的总重量在0.5重量％至3.5重量％的范围内，优选在1重量％至3重量％范围内，更优选在1.5重量％至2.8重量％范围内，该电池能够具有良好的功率转换效率(PCE)(即PCE>10％)以及良好的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)](即AVT>20％)(在400nm至800nm的范围内测量)，以及一种用于其构造的方法，该方法包括在不使用反溶剂的情况下在单一步骤中沉积光活性钙钛矿层，因此适合用于构造大面积光伏电池(或太阳能电池)的放大阶段。此外，所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)能够保持良好的光电性能，即良好的FF(“填充因子”)、Voc(“开路电压”)、Jsc(“短路光电流密度”)的值。所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)可以有利地用于需要通过利用光能，特别是太阳辐射能来产生电力的各种应用中，例如：建筑一体化光伏(BIPV)系统；光伏窗户；温室；光生物反应器；隔音屏障；照明；设计；广告；汽车行业。此外，所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)可以用于“独立”模式或模块化系统。
因此，本发明的目的是提供一种半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其中光活性钙钛矿层包含至少一种多糖基的惰性聚合物，该多糖基惰性聚合物的量相对于钙钛矿前体的总重量在0.5重量％至3.5重量％范围内，优选在1重量％至3重量％范围内，更优选在1.5重量％至2.8重量％范围内，所述多糖基惰性聚合物选自甲基纤维素、2-羟乙基纤维素(HEC)、甲基-2-羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、醋酸邻苯二甲酸纤维素、丙酸纤维素、玉米淀粉、马铃薯淀粉、大米淀粉、2-羟乙基淀粉、羧甲基淀粉、糖原。
出于本说明书和以下权利要求的目的，除非另有说明，否则数值区间的定义总是包括端点值。
出于本说明书和以下权利要求的目的，术语“包括”还包括术语“其基本上由…组成”或“其由…组成”。
根据本发明的优选实施方案，所述钙钛矿可以选自例如具有通式ABX3的有机金属三卤化物，其中：
-A代表一价有机阳离子，例如甲基铵离子(CH3NH3 +)、甲脒离子[CH(NH2)2 +]、正丁基铵离子(C4H12NH3 +)、四丁基铵离子(C16H36N+)或其混合物；或A代表一价无机阳离子，例如铯离子(Cs+)、铷离子(Rb+)、钾离子(K+)、锂离子(Li+)、钠离子(Na+)、铜离子(Cu+)、银离子(Ag+)或其混合物；或其混合物；
-B代表二价金属阳离子，例如铅离子(Pb2+)、锡离子(Sn2+)或其混合物；
-X代表卤素阴离子，例如碘离子(I-)、氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)或其混合物。
根据本发明的另一优选实施方案，所述钙钛矿可以选自例如：甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)、甲胺铅溴盐(CH3NH3PbBr3)、甲胺铅氯盐(CH3NH3PbCl3)、甲胺铅碘溴盐(CH3NH3PbIxBr3-x)、甲胺铅碘氯盐(CH3NH3PbIxCl3-x)、甲脒铅碘盐[CH(NH2)2PbI3]、甲脒铅溴盐[CH(NH2)2PbBr3]、甲脒铅氯盐[CH(NH2)2PbCl3]、甲脒铅碘溴盐[CH(NH2)2PbIxBr3-x]、甲脒铅碘氯盐[CH(NH2)2PbIxCl3-x]、甲胺甲脒铅碘盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3]、甲胺甲脒铅溴盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbBr3]、甲胺甲脒铅氯盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbCl3]、甲胺甲脒铅碘氯盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly]、甲胺甲脒铅碘溴盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-yBry]、正丁胺铅碘盐(C4H12NH3PbI3)、叔丁胺铅碘盐(C16H36NPbI3)、正丁胺铅溴盐(C4H12NH3PbBr3)、叔丁胺铅溴盐(C16H36NPbBr3)、铯铅碘盐(CsPbI3)、铷铅碘盐(RbPbI3)、钾铅碘盐(KPbI3)、铯甲胺铅碘盐[Csx(CH3NH3)1-xPbI3)、钾甲胺铅碘盐[Kx(CH3NH3)1-xPbI3)、铯甲胺铅碘氯盐[Csx(CH3NH3)1-xPbI3-yCly)、铯甲眯铅碘盐[Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3]、铯甲眯铅溴盐[Csx(CH(NH2)2)1-xPbBr3]、铯甲眯铅碘氯盐[Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly]、甲胺锡碘盐(CH3NH3SnI3)、甲胺锡溴盐(CH3NH3SnBr3)、甲胺锡碘溴盐(CH3NH3SnIxBr3-x)、甲眯锡碘盐[CH(NH2)2SnI3]、甲眯锡碘溴盐(CH3NH3SnIxBr3-x)、正丁胺锡碘盐(C4H12NH3SnI3)、叔丁胺锡碘盐(C16H36NSnI3)、正丁胺锡溴盐(C4H12NH3SnBr3)、叔丁胺锡溴盐(C16H36NSnBr3)、甲胺锡铅碘盐(CH3NH3SnxPb1-xI3)、甲眯锡铅碘盐[CH(NH2)2SnxPb1-xI3]或其混合物。优选甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)、甲脒铅碘盐[CH(NH2)2PbI3]、甲胺甲脒铅碘氯盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3- yCly]、铯甲胺铅碘氯盐[Csx(CH3NH3)1-xPbI3-yCly)、铯甲眯铅碘氯盐[Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3- yCly]。甚至更优选甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)。
根据本发明的优选实施方案，所述多糖基惰性聚合物可以选自2-羟乙基纤维素(HEC)、醋酸邻苯二甲酸纤维素、玉米淀粉。更优选2-羟乙基纤维素(HEC)。
根据本发明的优选实施方案，所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)包括：
-覆盖有透明导电氧化物(TCO)层的玻璃基板，该透明导电氧化物通常为构
成阳极的掺氟氧化锡(SnO2:F)(FTO)或氧化铟锡(ITO)；
-基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)，优选聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)层，或聚[双(4-丁基苯基)双苯基联苯胺](聚TPD)层，或聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)和聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的混合物层；
-任选地基于改善润湿性的材料的层，优选聚(9,9-双(3'-(N,N-二甲基)-N-乙基铵-丙基-2,7-芴)-alt-2,7-(9,9-二辛基芴))二溴(PFN-Br)的层。
-包含至少一种钙钛矿和至少一种基于纤维素或淀粉的惰性聚合物的光活性层，所述钙钛矿优选甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)[甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)是最广泛使用的结构，因为它在紫外和可见光谱范围内具有高吸收系数，带隙等于1,57eV，接近最大转换效率的最佳值，并且具有相当大的电子和电子间隙(或空穴)散射距离(大于100nm)]，所述惰性聚合物优选2-羟乙基纤维素(HEC)。
-基于电子传输材料的层(“电子传输层”-ETL)，优选[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)层；
-任选地，基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”-HBL)，优选2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(Batocupurine-BCP)或乙氧基化的聚乙烯亚胺(PEIE)的层；
-构成阴极的称为“背接触”的金属接触，优选金、银或金属铝层。
根据本发明的优选实施方案，由所述至少一种半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)产生的电能可以使用与所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)连接的布线系统传输。
如上所述，本发明的另一个目的是提供一种制备所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)的方法。
因此，本发明的另一个目的是一种制备半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)的方法，其包括以下步骤：
(a)制备覆盖有透明导电氧化物(TCO)层(阳极)的玻璃基板；
(b)在所述步骤(a)中获得的基板上沉积基于空穴传输材料的层(“空穴传输
层”-HTL)；
(c)任选地，在所述步骤(b)中获得的基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)上沉积基于改善润湿性的材料的层；
(d)制备包含钙钛矿前体和至少一种基于纤维素或淀粉的惰性聚合物的混合物，所述惰性聚合物的用量相对于钙钛矿前体的总重量在0.5重量％至3.5重量％范围内，优选在1重量％至3重量％范围内，更优选在1.5重量％至
2.8重量％范围内；
(e)将在所述步骤(d)中获得的混合物沉积在所述步骤(b)中获得的基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)上，或者沉积在所述步骤(c)中获得的基
于改善润湿性的材料的层上，获得光活性层；
(f)在所述步骤(e)中获得的光活性层上沉积基于电子传输材料的层(“电子传
输层”-ETL)；
(g)任选地，在所述步骤(f)中获得的基于电子传输材料的层(“电子传输层”-ETL)上沉积基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”-HBL)；
(h)在所述步骤(f)中获得的基于电子传输材料的层(“电子传输层”-ETL)上或在所述步骤(g)中获得的基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”-HBL)上沉积构成阴极的称为“背接触”的金属接触；
其中所述步骤(b)、(c)、(e)、(f)和(g)在低于120℃，优选20℃至110℃范围内的温度下进行。
为了前述方法的目的，所述透明导电氧化物(TCO)、所述基于电子传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)、所述基于电子传输材料的层(“电子传输层”-ETL)、所述润湿性增强材料的层、所述基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”-HBL)和被称为“背接触”的所述金属接触选自上述那些。
为了上述方法的目的，包含钙钛矿前体和至少一种基于纤维素或淀粉的惰性聚合物的所述混合物包含：
-至少一种选自以上报道的单价有机阳离子或单价无机阳离子的卤化物的卤化物，优选碘化物、氯化物、溴化物，更优选碘化物[例如，甲基碘化铵(MAI)
(CH3NH3I)]，和至少一种选自以上报道的二价金属阳离子的卤化物的卤化物，优选碘化物、氯化物、溴化物，更优选碘化物[例如，碘化铅(PbI2)]，
作为钙钛矿前体；
-至少一种选自上述报道的那些的惰性多糖基聚合物，优选2-羟基乙基纤维素(HEC)。
为了前述方法的目的，所述步骤(b)、(c)、(e)、(f)和(g)可以根据本领域已知的沉积技术进行，例如旋涂、喷涂、喷墨印刷、狭缝式挤压涂布、凹版印刷、丝网印刷。
为了前述方法的目的，所述步骤(h)可以根据本领域已知的技术进行，例如蒸发、阴极溅射、电子束辅助沉积、溅射、旋涂、凹版印刷、柔性版印刷、狭缝式挤压涂布。
如上所述，所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)可以有利地用于需要通过利用光能，特别是太阳辐射能来产生电力的各种应用中，例如：建筑一体化光伏(BIPV)系统；光伏窗户；温室；光生物反应器；隔音屏障；照明；设计；广告；汽车行业。此外，所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)可以用于“独立”模式或模块化系统。
因此，本发明的另一个目的是所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)在以下中的用途：建筑一体化光伏(“建筑一体化光伏”-BIPV)系统；光伏窗户；温室；光生物反应器；隔音屏障；照明；设计；广告；和汽车行业。
附图说明
现在将通过参考以下报道的关于图1的实施方案更详细地说明本发明。
特别地，图1描绘了半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)(1)的截面图，该电池包括以下的层：覆盖有透明导电氧化物(TCO)层(阳极)[例如，氧化铟锡(“氧化铟锡”-ITO)或掺氟氧化锡(SnO2:F)(“掺氟氧化锡”-FTO)](2)的玻璃基板(7)；基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)(例如，聚[双(4-苯基(2,4,6-三甲基苯基)胺(PTAA)、聚[双(4-丁基苯基)-二苯基联苯胺](聚TPD)、或聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)和聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的混合物)(3)；任选地，基于润湿性增强材料的层，[例如,聚(9,9-双(3'-(N,N-二甲基)-N-乙基铵-丙基-2,7-芴)-alt-2,7-(9,9-二辛基芴))二溴(PFN-Br)](图1未示出)；包含至少一种钙钛矿[例如，甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)]和至少一种多糖基的惰性聚合物[例如，2-羟乙基纤维素(HEC)]的光活性层(4)；基于电子传输材料的层[“电子传输层”(ETL)][例如，[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)](5a)；基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”(HBL))[例如，2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(batocupurine-BCP)或乙氧基化的聚乙烯亚胺(PEIE)](5b)；构成阴极的被称为“背接触”的金属接触[例如，金、银或金属铝层](6)。
为了更好地理解本发明并将其付诸实践，下文报道了一些说明性且非限制性的实施例。
具体实施方式
在以下实施例中，为了简单起见，使用术语“太阳能电池”，该术语旨在具有与“光伏电池”相同的含义。
实施例1
半透明钙钛矿基光伏电池的制备
为此，在玻璃基板上制备钙钛矿基太阳能电池，该玻璃基板涂覆有ITO[氧化铟锡(Kintec KT18086-1)]并图案化(尺寸15×15×1mm；薄层电阻等于12Ω/cm2)并预先进行清洁处理，该清洁处理包括通过用浸泡在用去离子水稀释的洗涤剂中的无绒布擦拭的手工清洁。然后用去离子水冲洗基板。随后，依次使用以下方法彻底清洁基板：依次在(i)去离子水加洗涤剂(然后用无绒布手工干燥)；(ii)蒸馏水[然后用无绒布手工干燥]；(iii)丙酮(Aldrich)和(iv)异丙醇(Aldrich)中进行超声波浴。具体地，将基板放入含有溶剂的烧杯中，放入超声波浴中，保持在40℃，处理10分钟。在处理(iii)和(iv)之后，用压缩氮气流干燥基板。
随后，通过在臭氧装置(UV臭氧清洁系统EXPO3-Astel)中的处理进一步清洁玻璃/ITO，之后立即进行下一个步骤。
如此处理的基板准备用于沉积基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)。为此，通过旋涂来沉积浓度等于1.5mg/ml的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基)胺(PTTA)(Aldrich)在甲苯(99.5％纯度-Aldrich)中的溶液，以等于6000rpm的转速(加速度等于500rpm/s)操作30秒钟：在100℃下对整体进行热处理(退火)10分钟。发现基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)的厚度等于40nm。
将如此获得的基板置于干燥箱中，并将甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)和2-羟乙基纤维素(HEC)层沉积在基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)上，操作如下。为此，将碘化铅(PbI2)(纯度99.9985％-Alfa Aesar)(305.5mg-0.66mmoles)、甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I)(GreatCell Solar)(104.3mg-0.66mmoles)和2-羟乙基纤维素(HEC)(重均分子量(Mw)＝250000)(Aldrich)(10,2mg)(预先在烘箱中干燥5天，使得水含量小于2重量％)溶解在无水二甲基亚砜(纯度99.9％-Aldrich)(1ml)中，同时在80℃的温度下搅拌3小时，获得含有27重量％的钙钛矿前体和0.66重量％的2-羟乙基纤维素(HEC)(即相对于其它固体组分(即碘化铅(PbI2)+甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I))的总重量为2.5重量％的2-羟乙基纤维素(HEC))的溶液。由此获得的溶液通过以等于12000rpm的转速(加速度等于1000rpm/s)操作旋涂60秒沉积在所述基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)上，并在100℃下对整体进行热处理(退火)60分钟。发现钙钛矿和2-羟乙基纤维素(HEC)层的厚度等于170nm。
由此获得的基板准备用于沉积基于电子传输材料的层(“电子传输层”-ETL)。为此，将[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)(Nano-C产品)(25mg)在无水氯苯(纯度99.8％-Aldrich)(1ml)中的过滤溶液，通过以等于1000rpm的转速(加速度等于500rpm/s)操作旋涂60秒来沉积：将获得的基板在室温(25℃)下静置5分钟。发现基于电子传输材料的层(“电子传输层”-HTL)的厚度等于50nm。
由此获得的基板准备用于沉积基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”-HBL)。为此，将通过在80℃搅拌3小时的操作获得的2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(Batocuproin-BCP)(纯度96％-Aldrich)(5mg)在无水异丙醇(纯度99.5％-Aldrich)(10ml)中的溶液，通过以等于6000rpm的转速(加速度等于1000rpm/s)操作旋涂20秒来沉积：将获得的基板在室温(25℃)下静置5分钟。发现基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”-HBL)的厚度等于5nm。
随后，通过蒸发将金(Au)“背接触”(阴极)沉积在所述基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”-HBL)上。为此，使用Kurt J.Lesker蒸发器，在等于2×10-6mmHg的压力和等于0.2埃/秒的速度下操作，适当地遮蔽太阳能电池的面积，以便获得等于4mm2的有效面积。发现金(Au)“背接触”(阴极)的厚度等于10nm。
通过使用Jeol 7600f扫描电子显微镜(SEM)(配备有场发射电子枪)的扫描电子显微镜测量厚度，在1kV和5kV之间的加速电压下操作，并利用来自二次电子的信号。
在室温(25℃)下进行获得的半透明钙钛矿基太阳能电池的电学表征。电流-电压密度(J-V)曲线是用
2400数字源表连接到个人电脑上进行数据采集获得的。通过将太阳能电池暴露于Newport 91160A太阳模拟器(Newport Corp)的光下测量光电流，该模拟器放置在距所述半透明太阳能电池10mm的距离处，配备有300W氙光源，使用等于100mm×100mm的照明光斑：表1示出了作为平均值的特征参数。
用标准硅太阳能电池(“VLSI标准”-SRC-100-RTD-KG5)校准光强。
此外，使用UV-vis分光光度计(VarianAU/DN^MS-100s)进行所述半透明钙钛矿基太阳能电池的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)](即AVT>20％)测量，在400nm至800nm的范围内测量：该测量在基于钙钛矿的完全半透明太阳能电池上和在沉积金(Au)背接触(阴极)之前的半透明钙钛矿基光伏电池上进行：表1报道了作为平均值的获得的结果。
特别地，表1按顺序报道了：参考实施例的编号；基于钙钛矿和2-羟乙基纤维素的光活性层的组成；FF(“填充因子”)；Voc(“开路电压”)；Jsc(“短路光电流密度”)；PCE(“功率转换效率”)；AVT(“平均可见光透过率”)(完整的太阳能电池和无金阴极的太阳能电池)。
实施例2
半透明钙钛矿基光伏电池的制备
使用与实施例1中报道的相同方法获得半透明钙钛矿基太阳能电池，唯一的区别是使用不同浓度的钙钛矿前体和2-羟乙基纤维素(HEC)。
为此，将碘化铅(PbI2)(纯度99.9985％-Alfa Aesar)(272.6mg-0.59mmoles)、甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I)(GreatCell Solar)(94mg-0.66mmoles)和2-羟乙基纤维素(HEC)(重均分子量(Mw)＝250000)(Aldrich)(9,2mg)(预先在烘箱中干燥5天，使得水含量小于2重量％)溶解在无水二甲基亚砜(纯度99.9％-Aldrich)(1ml)中，同时在80℃的温度下搅拌3小时，获得含有25重量％的钙钛矿前体和0.62重量％的2-羟乙基纤维素(HEC)(即相对于其它固体组分(即碘化铅(PbI2)+甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I))的总重量为2.5重量％的2-羟乙基纤维素(HEC))的溶液。由此获得的溶液通过以等于12000rpm的转速(加速度等于1000rpm/s)操作旋涂60秒沉积在所述基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)上，并在100℃下对整体进行热处理(退火)60分钟。发现钙钛矿和2-羟乙基纤维素(HEC)层的厚度等于120nm。
如上所述进行所获得的半透明钙钛矿基太阳能电池的电学表征：表1报道了作为平均值的特征参数。
实施例3
半透明钙钛矿基光伏电池的制备
使用与实施例1中报道的相同方法获得半透明钙钛矿基太阳能电池，唯一的区别是使用不同浓度的钙钛矿前体和2-羟乙基纤维素(HEC)。
为此，将碘化铅(PbI2)(纯度99.9985％-Alfa Aesar)(204.5mg-0.44mmoles)、甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I)(GreatCell Solar)(70.5mg-0.44mmoles)和2-羟乙基纤维素(HEC)(重均分子量(Mw)＝250000)(Aldrich)(6,9mg)(预先在烘箱中干燥5天，使得水含量小于2重量％)溶解在无水二甲基亚砜(纯度99.9％-Aldrich)(1ml)中，同时在80℃的温度下搅拌3小时，获得含有20重量％的钙钛矿前体和0.5重量％的2-羟乙基纤维素(HEC)(即相对于其它固体组分(即碘化铅(PbI2)+甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I))的总重量为2.5重量％的2-羟乙基纤维素(HEC))的溶液。由此获得的溶液通过以等于12000rpm的转速(加速度等于1000rpm/s)操作旋涂60秒沉积在所述基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)上，并在100℃下对整体进行热处理(退火)60分钟。发现钙钛矿和2-羟乙基纤维素(HEC)层的厚度等于80nm。
如上所述进行所获得的半透明太阳能电池的电学表征：表1报道了作为平均值的特征参数。
实施例4(对比)
半透明钙钛矿基光伏电池的制备
使用与实施例1中报道的相同方法获得半透明钙钛矿基太阳能电池，唯一的区别是使用乙酸纤维素(CAc)代替不同浓度的2-羟乙基纤维素(HEC)和钙钛矿前体。
为此，将碘化铅(PbI2)(纯度99.9985％-Alfa Aesar)(350.5mg-0.75mmoles)、甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I)(GreatCell Solar)(120.8mg-0.75mmoles)和乙酸纤维素(CAc)(重均分子量(Mw)＝50000)(Aldrich)(11.8mg)(预先在烘箱中干燥5天，使得水含量小于2重量％)溶解在无水二甲基亚砜(纯度99.9％-Aldrich)(1ml)中，同时在80℃的温度下搅拌3小时，获得含有30重量％的钙钛矿前体和0.74重量％的乙酸纤维素(CAc)(即相对于其它固体组分(即碘化铅(PbI2)+甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I))的总重量为2.5重量％的乙酸纤维素(CAc))的溶液。由此获得的溶液通过以等于12000rpm的转速(加速度等于1000rpm/s)操作旋涂60秒沉积在所述基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)上，并在100℃下对整体进行热处理(退火)60分钟。发现钙钛矿和乙酸纤维素(CAc)层的厚度等于250nm。
如上所述进行所获得的半透明太阳能电池的电学表征：表1报道了作为平均值的特征参数。
实施例5(对比)
半透明钙钛矿基光伏电池的制备
使用与实施例1中报道的相同方法获得半透明钙钛矿基太阳能电池，唯一的区别是使用羟丙基纤维素(HPC)代替不同浓度的2-羟乙基纤维素(HEC)和钙钛矿前体。
为此，将碘化铅(PbI2)(纯度99.9985％-Alfa Aesar)(272.6mg-0.59mmoles)、甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I)(GreatCell Solar)(94.0mg-0.59mmoles)和羟丙基纤维素(HPC)(重均分子量(Mw)＝80000)(Aldrich)(4.0mg)(预先在烘箱中干燥5天，使得水含量小于2重量％)溶解在无水二甲基亚砜(纯度99.9％-Aldrich)(1ml)中，同时在80℃的温度下搅拌3小时：不可能获得均匀的溶液，因此不可能制造半透明的钙钛矿基太阳能电池。
表1
(1):“填充因子”；
(2):“开路电压”；
(3):短路光电流密度；
(4):“功率转换效率”；
(5a):“平均可见光透过率”(完整的基于钙钛矿的半透明太阳能电池)；
(5b):“平均可见光透过率”(无金阴极的钙钛矿基半透明太阳能电池)；
(6):甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)[(括号中为钙钛矿前体(即碘化铅(PbI2)+甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I))的重量％]；
(7):2-羟乙基纤维素(HEC)[(括号中为2-羟乙基纤维素(HEC)相对于其它固体组分(即碘化铅(PbI2)+甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I))总重量的重量％)]；
(8):醋酸纤维素(CAc)[(括号中为醋酸纤维素(CAc)相对于其它固体组分(即碘化铅(PbI2)+甲基碘化铵(MAI)(CH3NH3I)]总重量的重量％)]；
从表1中所示的数据可以看出，本发明(实施例1-3)目的的半透明钙钛矿基太阳能电池既具有良好的功率转换效率(PCE)(即PCE>10％)，又具有良好的可见光区的透明度[“平均可见光透过率”-(AVT)](即AVT>20％)(在400nm至800nm的范围内测量)，该结果在不负面影响剩余的电特性，即FF(“填充因子”)、Voc(“开路电压”)；Jsc(“短路光电流密度”)的值的情况下获得。相反，实施例4(对比)的半透明钙钛矿基太阳能电池具有非常低的功率转换效率(PCE)(即PCE＝0.4％)，以及差的电特性，即FF(“填充因子”)、Voc(“开路电压”)、Jsc(“短路光电流密度”)的值。
Claims (8)
1.一种半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其中光活性钙钛矿层包含至少一种多糖基惰性聚合物，所述多糖基惰性聚合物的量相对于钙钛矿前体的总重量在0.5重量％至3.5重量％范围内，优选在1重量％至3重量％范围内，更优选在1.5重量％至2.8重量％范围内，所述多糖基惰性聚合物选自甲基纤维素、2-羟乙基纤维素(HEC)、甲基-2-羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、醋酸邻苯二甲酸纤维素、丙酸纤维素、玉米淀粉、马铃薯淀粉、大米淀粉、2-羟乙基淀粉、羧甲基淀粉、糖原。
2.根据权利要求1所述的半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其中所述钙钛矿选自具有通式ABX3的有机金属三卤化物，其中：
-A代表一价有机阳离子，例如甲基铵离子(CH3NH3 +)、甲脒离子[CH(NH2)2 +]、正丁基铵离子(C4H12NH3 +)、四丁基铵离子(C16H36N+)或其混合物；或A代表一价无机阳离子，例如铯离子(Cs+)、铷离子(Rb+)、钾离子(K+)、锂离子(Li+)、钠离子(Na+)、铜离子(Cu+)、银离子(Ag+)或其混合物；或其混合物；
-B代表二价金属阳离子，例如铅离子(Pb2+)、锡离子(Sn2+)或其混合物；
-X代表卤素阴离子，例如碘离子(I-)、氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)，或其混合物。
3.根据权利要求1或2所述的半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其中所述钙钛矿选自：甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)、甲胺铅溴盐(CH3NH3PbBr3)、甲胺铅氯盐(CH3NH3PbCl3)、甲胺铅碘溴盐(CH3NH3PbIxBr3-x)、甲胺铅碘氯盐(CH3NH3PbIxCl3-x)、甲脒铅碘盐[CH(NH2)2PbI3]、甲脒铅溴盐[CH(NH2)2PbBr3]、甲脒铅氯盐[CH(NH2)2PbCl3]、甲脒铅碘溴盐[CH(NH2)2PbIxBr3-x]、甲脒铅碘氯盐[CH(NH2)2PbIxCl3-x]、甲胺甲脒铅碘盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1- xPbI3]、甲胺甲脒铅溴盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbBr3]、甲胺甲脒铅氯盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbCl3]、甲胺甲脒铅碘氯盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly]、甲胺甲脒铅碘溴盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-yBry]、正丁胺铅碘盐(C4H12NH3PbI3)、叔丁胺铅碘盐(C16H36NPbI3)、正丁胺铅溴盐(C4H12NH3PbBr3)、叔丁胺铅溴盐(C16H36NPbBr3)、铯铅碘盐(CsPbI3)、铷铅碘盐(RbPbI3)、钾铅碘盐(KPbI3)、铯甲胺铅碘盐[Csx(CH3NH3)1-xPbI3)、钾甲胺铅碘盐[Kx(CH3NH3)1-xPbI3)、铯甲胺铅碘氯盐[Csx(CH3NH3)1-xPbI3-yCly)、铯甲眯铅碘盐[Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3]、铯甲眯铅溴盐[Csx(CH(NH2)2)1-xPbBr3]、铯甲眯铅碘氯盐[Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly]、甲胺锡碘盐(CH3NH3SnI3)、甲胺锡溴盐(CH3NH3SnBr3)、甲胺锡碘溴盐(CH3NH3SnIxBr3-x)、甲眯锡碘盐[CH(NH2)2SnI3]、甲眯锡碘溴盐(CH3NH3SnIxBr3-x)、正丁胺锡碘盐(C4H12NH3SnI3)、叔丁胺锡碘盐(C16H36NSnI3)、正丁胺锡溴盐(C4H12NH3SnBr3)、叔丁胺锡溴盐(C16H36NSnBr3)、甲胺锡铅碘盐(CH3NH3SnxPb1-xI3)、甲眯锡铅碘盐[CH(NH2)2SnxPb1-xI3]或其混合物；优选甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)、甲脒铅碘盐[CH(NH2)2PbI3]、甲胺甲脒铅碘氯盐[(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly]、铯甲胺铅碘氯盐[Csx(CH3NH3)1-xPbI3-yCly)、铯甲眯铅碘氯盐[Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly]；更优选地，所述钙钛矿是甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其中所述多糖基惰性聚合物选自2-羟乙基纤维素(HEC)、醋酸邻苯二甲酸纤维素、玉米淀粉；更优选地，所述多糖基惰性聚合物是2-羟乙基纤维素。
5.根据前述权利要求中任一项所述的半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其包括：
-覆盖有透明导电氧化物(TCO)层的玻璃基板，所述透明导电氧化物通常为构成阳极的掺氟氧化锡(SnO2:F)(FTO)或氧化铟锡(ITO)；
-基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)，优选聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)层，或聚[双(4-丁基苯基)双苯基联苯胺](聚TPD)层，或聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)和聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的混合物层；
-任选地，基于改善润湿性的材料的层，优选聚(9,9-双(3'-(N,N-二甲基)-N-乙基铵-丙基-2,7-芴)-alt-2,7-(9,9-二辛基芴))二溴(PFN-Br)的层。
-包含至少一种钙钛矿和至少一种基于纤维素或淀粉的惰性聚合物的光活性层，所述钙钛矿优选甲胺铅碘盐(CH3NH3PbI3)，所述惰性聚合物优选2-羟乙基纤维素；
-基于电子传输材料的层(“电子传输层”-ETL)，优选[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)的层；
-任选地，基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”-HBL)，优选2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(Batocupurine-BCP)或乙氧基化的聚乙烯亚胺(PEIE)的层；
-构成阴极的称为“背接触”的金属接触，优选金、银或金属铝层。
6.根据前述权利要求中任一项所述的半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)，其中由所述至少一种半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)产生的电能使用与所述半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)连接的布线系统传输。
7.一种制备半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)的方法，其包括以下步骤:
(a)制备覆盖有透明导电氧化物(TCO)层(阳极)的玻璃基板；
(b)在所述步骤(a)中获得的基板上沉积基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)；
(c)任选地，在所述步骤(b)中获得的基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)上沉积基于改善润湿性的材料的层；
(d)制备包含钙钛矿前体和至少一种基于纤维素或淀粉的惰性聚合物的混合物，所述惰性聚合物的用量相对于钙钛矿前体的总重量在0.5重量％至3.5重量％范围内，优选在1重量％至3重量％范围内，更优选在1.5重量％至2.8重量％范围内；
(e)将在所述步骤(d)中获得的混合物沉积在所述步骤(b)中获得的基于空穴传输材料的层(“空穴传输层”-HTL)上，或者沉积在所述步骤(c)中获得的基于改善润湿性的材料的层上，获得光活性层；
(f)在所述步骤(e)中获得的光活性层上沉积基于电子传输材料的层(“电子传输层”-ETL)；
(g)任选地，在所述步骤(g)中获得的基于电子传输材料的层(“电子传输层”-ETL)上沉积基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”-HBL)；
(h)在所述步骤(f)中获得的基于电子传输材料的层(“电子传输层”-ETL)上或在所述步骤(g)中获得的基于空穴阻挡材料的层(“空穴阻挡层”-HBL)上沉积构成阴极的称为“背接触”的金属接触；
其中所述步骤(b)、(c)、(e)、(f)和(g)在低于120℃，优选在20℃至110℃范围内的温度下进行。
8.根据前述权利要求中任一项所述的半透明钙钛矿基光伏电池(或太阳能电池)在以下中的用途：建筑一体化光伏系统(“建筑一体化光伏”-BIPV)；光伏窗户；温室；光生物反应器；隔音屏障；照明；设计；广告；汽车行业。
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