CN116347902A - 一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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宋嘉兴
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尹新星
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Abstract

本发明提供了一种掺杂3‑氨基‑2‑噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，3‑氨基‑2‑噻吩甲酸甲酯中氨基、酯基和噻吩上的氮原子、氧原子和硫原子可与钙钛矿中的阳离子和阴离子空位缺陷发生配位键合作用，协同钝化钙钛矿晶体表面和晶界处的缺陷，降低陷阱态密度，抑制钙钛矿薄膜的非辐射复合和延长载流子寿命；掺杂物的引入可促进高质量钙钛矿薄膜生长，获得结晶性更好、晶界更少的钙钛矿薄膜，促进光吸收和载流子传输，提高了掺杂钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。3‑氨基‑2‑噻吩甲酸甲酯还可以提高钙钛矿薄膜的疏水性和在光照、加热、水汽、氧气条件下的耐老化性，改善掺杂钙钛矿太阳能电池环境稳定性、光照稳定性和热稳定性。

Description

一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池及其 制备方法
技术领域
本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种有机小分子材料掺杂钙钛矿层制备高效稳定倒置结构钙钛矿太阳能电池的方法。
背景技术
钙钛矿太阳能电池作为新一代的太阳能电池，在过去的十几年中得到了飞速发展，电池的光电转化效率从最初的3.8％迅速发展到如今的25.7％。钙钛矿材料具有载流子寿命长、双载流子传输性、光吸收范围广和可溶液加工性等多种优势，其优异的性能与在光伏领域表现出来的巨大潜力使其成了光伏领域研究的热门。尽管如此，由于钙钛矿材料的离子特质，钙钛矿薄膜在溶液制备和生长的过程中会产生大量各种各样的缺陷，存在于晶体表面和晶界中。这些缺陷的存在会成为载流子的复合中心，从而导致钙钛矿太阳能电池的效率下降和迟滞现象严重。此外，缺陷作为钙钛矿降解的起始位点，使钙钛矿在光照、加热、水汽、氧气的条件下容易发生分解，进而影响其长期稳定性。成为阻碍钙钛矿太阳能电池商业化的难题。
研究表明，降低钙钛矿结构中存在的缺陷和获得高结晶质量的钙钛矿薄膜是提升钙钛矿太阳能电池光伏性能和稳定性的关键。在目前已发展的多种策略中，添加剂工程被认为是提高器件性能的一种简单有效的方法。因此，通过探究新型高效的钙钛矿添加剂引入到钙钛矿层中，对提高钙钛矿太阳能电池的光伏性能以及稳定性具有重要意义。
有鉴于此，我们发明了一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是公开一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，提供一种多功能基团有机小分子添加剂掺杂的钙钛矿太阳能电池，具体是通过在钙钛矿吸光层中引入3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯添加剂来制备一种具有高光电转换效率和高稳定性的倒置结构钙钛矿太阳能电池。
为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，由下至上依次包括：阳极基底、空穴传输层、界面修饰层、钙钛矿吸光层、电子传输层、空穴阻挡层以及阴极电极；
所述钙钛矿吸光层为3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯掺杂钙钛矿层，且所述钙钛矿吸光层的钙钛矿是由Cs+、MA+和FA+三种阳离子中的至少一种离子构成，其通式为：FA1-x- yMAyCsxPbI3-zBrz(0≤x<1，0≤y≤1，x+y≤1，0≤z<3)；
所述钙钛矿吸光层制备方法为反溶剂法，所用反溶剂为含3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的氯苯溶液。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述钙钛矿吸光层的钙钛矿为FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3；所述阳极基底为ITO玻璃或FTO玻璃，所述空穴传输层为PTAA，所述界面修饰层为PFN-Br，所述电子传输层为C60，所述空穴阻挡层为BCP，所述阴极顶电极为Ag或Cu，所述顶电极的厚度为60-100nm。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯在反溶剂溶液中的浓度为2-5mg/mL。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述的掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)清洗阳极基底，然后对所述阳极基底进行表面处理，得到表面处理后的阳极表面；
(2)在步骤(1)所述表面处理后的阳极表面上依次旋涂空穴传输层、界面修饰层；
(3)将3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯添加到溶剂中溶解得到反溶剂溶液；
(4)在步骤(2)所述界面修饰层的表面旋涂制备钙钛矿吸光层；
(5)在步骤(4)所述钙钛矿吸光层的表面依次蒸镀电子传输层、空穴阻挡层和阴极电极，得到所述掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，步骤(1)所述表面处理包括：依次用ITO玻璃清洗剂、去离子水、丙酮、异丙醇各超声清洗20-30分钟，随后用氮气流吹干阳极基底，最后用Plasma清洗机对清洗烘干后的阳极基底表面进行5-10分钟的等离子表面处理。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，步骤(2)所述空穴传输层制备过程为：将PTAA的甲苯溶液旋涂在表面处理后的阳极基底上，然后进行退火处理，得到所述的空穴传输层；其中，旋涂的转速为5000-6000转/分钟，旋涂时间为30-40秒；退火处理的温度为90-110℃，退火处理时间为5-10分钟；所述PTAA甲苯溶液的浓度为1.5-2.5mg/mL。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，步骤(2)所述界面修饰层的制备过程为：将PFN-Br的DMF溶液旋涂在PTAA表面，得到所述的界面修饰层；其中，旋涂的转速为5000-6000转/分钟，旋涂时间为10-30秒；所述PFN-Br的DMF溶液的溶度为0.2-1.0mg/mL。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，步骤(4)所述钙钛矿吸光层的制备包括：
一、钙钛矿前躯体混合溶液的制备
将FAI、CsI、PbI2和PbBr2四种物质分别加入到DMF和DMSO的混合溶剂中，搅拌均匀，形成钙钛矿前躯体混合溶液；
二、钙钛矿的旋涂沉积
将上述钙钛矿前躯体混合溶液通过两个阶段的旋涂过程沉积在界面修饰层表面，并于第二阶段的10-20秒滴加配制好的100-300uL反溶剂溶液，经退火处理得到所述的钙钛矿吸光层，退火处理的温度为90-110℃，时间为10-30分钟；
其中，两个阶段的旋涂过程包括：(1)500-1500转/分钟运行5-10秒；(2)5000-6000转/分钟运行25-40秒；
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述钙钛矿前躯体混合溶液的DMF与DMSO的体积比为3:1-5:1；在所述钙钛矿前躯体混合溶液中，FAI、CsI、PbI2和PbBr2按照FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3的化学计量比混合，铅的卤化物在钙钛矿前躯体溶液中的浓度为1-1.5M。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，步骤(5)的操作步骤包括：在钙钛矿吸光层表面先蒸镀电子传输层，厚度为10-30nm；然后在电子传输层上蒸镀空穴阻挡层，厚度为5-10nm；最后蒸镀Ag或Cu阴极电极，厚度为60-100nm。
与现有技术相比，本发明的技术方案获得了如下有益效果：
(1)本发明提供的3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯掺杂的倒置钙钛矿太阳能电池的制备方法，以溶解3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的氯苯溶液作为反溶剂进行钙钛矿薄膜制备，制备得到结晶性更好、晶界更少的钙钛矿薄膜，并且通过调节3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的添加量可以调节钙钛矿吸光层的表面形貌和结晶性，从而影响光吸收性能、光生载流子的传输和收集效率、以及钙钛矿薄膜的稳定性，为制备高效率、高稳定性的钙钛矿太阳能电池提供一种新方法。
(2)本发明提供的3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯掺杂的倒置钙钛矿太阳能电池的制备方法，以溶解3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的氯苯溶液作为反溶剂进行钙钛矿薄膜制备，该添加剂含有氨基、酯基和噻吩三种功能基团，能够与钙钛矿中的缺陷发生配位相互作用，协同地钝化钙钛矿中的缺陷、降低陷阱态密度，使得钙钛矿中的非辐射复合被抑制，载流子寿命延长，同时抑制钙钛矿的退化分解。最终，钙钛矿太阳能电池的光电转化效率和稳定性均得到了明显的提升。
(3)本发明提供的3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯掺杂钙钛矿太阳能电池与未加入3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池相比，电池的短路电流密度、开路电压和填充因子均有明显提升，器件环境稳定性、光照稳定性和热稳定性等也有显著改善。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本发明主题公开的一部分。
从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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。本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的掺杂钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
图2为掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法流程示意图；
图3为对比例和实施例1-3的钙钛矿太阳能电池的电流密度与电压关系图；
图4为实施例1与对比例钙钛矿太阳能电池环境稳定性对比图；
图5为实施例1与对比例的钙钛矿太阳能电池热稳定性对比图。
图中，1、阳极基底；2、空穴传输层；3、界面修饰层；4、钙钛矿吸光层；5、电子传输层；6、空穴阻挡层；7、阴极电极。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例1
本实施例1中经过掺杂修饰钙钛矿太阳能电池结构为：
ITO/PTAA/PFN-Br/FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3：3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯/C60/BCP/Ag。
本实施例掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备工艺流程如下：
步骤1、依次用ITO玻璃清洗剂、去离子水、丙酮、异丙醇各超声清洗30分钟；随后用氮气吹干阳极基底；
步骤2、对所述清洗烘干的阳极基底(ITO)表面进行10分钟的等离子表面处理，该处理方法利用Plasma清洗机产生的等离子体清洗ITO表面残留有机物等，同时可以提高ITO表面的功函数；
步骤3、在经过步骤2处理过的ITO表面旋涂2mg/mL的PTAA的甲苯溶液，旋涂的转速为6000转/分钟，旋涂时间为30秒。在100℃条件下退火处理10分钟形成空穴传输层。
步骤4、在空穴传输层表面旋涂0.5mg/mL的PFN-Br的DMF溶液，旋涂的转速为6000转/分钟，旋涂时间为20秒，得到所述的界面修饰层。
步骤5、进一步地，将3.5mg的3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯粉末溶解在1mL的氯苯溶剂中，放于磁力搅拌器上搅拌，待完全溶解后取下作为反溶剂备用。
步骤6、在界面修饰层表面旋涂钙钛矿前躯体混合溶液，所述钙钛矿吸光层为FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3，具体的制备工艺为：将FAI和CsI、PbI2和PbBr2按照FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3的化学计量比混合溶解在体积比为4:1的DMF与DMSO的混合溶剂中，铅的卤化物在钙钛矿前躯体溶液中的浓度为1.2M。
充分搅拌后将前躯体混合溶液按照两个阶段的旋涂过程进行沉积：首先在1000转/分钟运行10秒，然后以6000转/分钟运行30秒，在第二阶段旋涂结束前15秒时在旋转基底上滴入200uL溶有3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的反溶剂溶液，随后在100℃退火20分钟形成钙钛矿吸光层。
步骤7、在上述钙钛矿层表面依次蒸镀电子传输层，厚度为15nm；然后在电子传输层上蒸镀空穴阻挡层，厚度为5nm；最后蒸镀Ag或Cu阴极顶电极，厚度为80nm。
上述步骤结束后，得到3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯掺杂的钙钛矿太阳能电池。
实施例2
本实施例2中经过掺杂修饰钙钛矿太阳能电池结构为：
ITO/PTAA/PFN-Br/FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3：3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯/C60/BCP/Ag。
上述掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备工艺流程如下：
步骤1、依次用ITO玻璃清洗剂、去离子水、丙酮、异丙醇各超声清洗30分钟；随后用氮气吹干阳极基底；
步骤2、对所述清洗烘干的阳极基底(ITO)表面进行10分钟的等离子表面处理，该处理方法利用Plasma清洗机产生的等离子体清洗ITO表面残留有机物等，同时可以提高ITO表面的功函数；
步骤3、在经过步骤2处理过的ITO表面旋涂2mg/mL的PTAA的甲苯溶液，旋涂的转速为6000转/分钟，旋涂时间为30秒。在100℃条件下退火处理10分钟形成空穴传输层。
步骤4、在空穴传输层表面旋涂0.5mg/mL的PFN-Br的DMF溶液，旋涂的转速为6000转/分钟，旋涂时间为20秒，得到所述的界面修饰层。
步骤5、进一步地，将2mg的3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯粉末溶解在1mL的氯苯溶剂中，放于磁力搅拌器上搅拌，待完全溶解后取下作为反溶剂备用。
步骤6、在界面修饰层表面旋涂钙钛矿前躯体混合溶液，所述钙钛矿吸光层为FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3，具体的制备工艺为：将FAI和CsI、PbI2和PbBr2按照FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3的化学计量比混合溶解在体积比为4:1的DMF与DMSO的混合溶剂中，铅的卤化物在钙钛矿前躯体溶液中的浓度为1.2M。
充分搅拌后将前躯体混合溶液按照两个阶段的旋涂过程进行沉积：首先在1000转/分钟运行10秒，然后以6000转/分钟运行30秒，在第二阶段旋涂结束前15秒时在旋转基底上滴入200μL溶有3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的反溶剂溶液，随后在100℃退火20分钟形成钙钛矿吸光层。
步骤7、在上述钙钛矿层表面依次蒸镀电子传输层，厚度为15nm；然后在电子传输层上蒸镀空穴阻挡层，厚度为5nm；最后蒸镀Ag或Cu阴极顶电极，厚度为80nm。
上述步骤结束后，得到3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯掺杂的钙钛矿太阳能电池。
实施例3
本实施例3中经过掺杂修饰钙钛矿太阳能电池结构为：
ITO/PTAA/PFN-Br/FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3：3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯/C60/BCP/Ag。
上述掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备工艺流程如下：
步骤1、依次用ITO玻璃清洗剂、去离子水、丙酮、异丙醇各超声清洗30分钟；随后用氮气吹干阳极基底；
步骤2、对所述清洗烘干的阳极基底(ITO)表面进行10分钟的等离子表面处理，该处理方法利用Plasma清洗机产生的等离子体清洗ITO表面残留有机物等，同时可以提高ITO表面的功函数；
步骤3、在经过步骤2处理过的ITO表面旋涂2mg/mL的PTAA的甲苯溶液，旋涂的转速为6000转/分钟，旋涂时间为30秒。在100℃条件下退火处理10分钟形成空穴传输层。
步骤4、在空穴传输层表面旋涂0.5mg/mL的PFN-Br的DMF溶液，旋涂的转速为6000转/分钟，旋涂时间为20秒，得到所述的界面修饰层。
步骤5、进一步地，将5mg的3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯粉末溶解在1mL的氯苯溶剂中，放于磁力搅拌器上搅拌，待完全溶解后取下作为反溶剂备用。
步骤6、在界面修饰层表面旋涂钙钛矿前躯体混合溶液，所述钙钛矿吸光层为FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3，具体的制备工艺为：将FAI和CsI、PbI2和PbBr2按照FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3的化学计量比混合溶解在体积比为4:1的DMF与DMSO的混合溶剂中，铅的卤化物在钙钛矿前躯体溶液中的浓度为1.2M。
充分搅拌后将前躯体混合溶液按照两个阶段的旋涂过程进行沉积：首先在1000转/分钟运行10秒，然后以6000转/分钟运行30秒，在第二阶段旋涂结束前15秒时在旋转基底上滴入200μL溶有3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的反溶剂溶液，随后在100℃退火20分钟形成钙钛矿吸光层。
步骤7、在上述钙钛矿层表面依次蒸镀电子传输层，厚度为15nm；然后在电子传输层上蒸镀空穴阻挡层，厚度为5nm；最后蒸镀Ag或Cu阴极顶电极，厚度为80nm。
上述步骤结束后，得到3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯掺杂的钙钛矿太阳能电池。
对比例
与实施例1不同的是，步骤5中氯苯反溶剂中未加入3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯，制得一种未经过3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯掺杂的钙钛矿薄膜和钙钛矿太阳能电池。
性能测试
下表1为对比例与实施例1-3制备得到的钙钛矿太阳能电池各参数对比，测试是在100毫瓦/平方厘米的太阳光模拟器下进行。
表1钙钛矿太阳能电池参数对比
Figure BDA0004093663170000121
从表1可以发现，实施例1的开路电压(Voc)从1.102V提升到了1.135V，短路电流(Jsc)从22.52mA/cm2提升到了23.57mA/cm2，填充因子(FF)从79.28％提升到了80.39％。这说明了引入3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯后钙钛矿太阳能电池的载流子传输和收集效率都得到提升，同时由于3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的多功能基团协同钝化作用，使得钙钛矿表面和晶界处的缺陷得到有效抑制，薄膜质量得到改善，显著降低非辐射复合引起的能量损失，从而使得光电转换效率从19.67％提高到21.51％，提高了9.4％。同时，与对比例相比，实施例2和实施例3其各项参数均有不同程度的提升，但效果不如实施例1，所以根据实验结果，我们确定实施例1所用的添加剂浓度为最佳浓度。
图3为对比例与实施例1-3制得的钙钛矿太阳能电池的电流密度与电压关系曲线图，从图3可以看出对比例中未掺杂钙钛矿太阳能电池其开路电压(Voc)为1.102V，短路电流密度(Jsc)为22.52mA/cm2，填充因子(FF)为79.28％；实施例1的掺杂钙钛矿太阳能电池其开路电压(Voc)为1.135V，短路电流密度(Jsc)为23.57mA/cm2，填充因子(FF)为80.39％。可见，经过3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯掺杂后钙钛矿太阳能电池器件的短路电流密度、开路电压和填充因子都有明显提升，说明3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的引入可有效提高载流子传输和收集效率，促进光吸收，降低钙钛矿内部缺陷态密度和抑制非辐射复合引起的能量损失。
图4为实施例1与对比例制备的钙钛矿太阳能电池在40％相对湿度环境条件下的稳定性对比图，图中的光电转换效率进行了归一化处理。从该图可以直观地看出，在500小时后实施例1中掺杂钙钛矿太阳能电池的光电转换效率可以保持在初始效率的60％以上，但是对比例中未掺杂钙钛矿太阳能电池仅为初始效率的40％，通过在钙钛矿吸光层中引入3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯作为添加剂，钙钛矿太阳能电池的环境稳定性显著提高。
图5为实施例1制备的掺杂钙钛矿太阳能电池与对比例中制备的未掺杂钙钛矿太阳能电池在80℃热处理条件下的稳定性对比图，图中的光电转换效率进行了归一化处理。从该图可以直观地看出，在800小时后实施例1中掺杂钙钛矿太阳能电池的光电转换效率可以保持在初始效率的90％，但是对比例中未掺杂钙钛矿太阳能电池仅为初始效率的75％，通过在钙钛矿吸光层中引入3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯作为添加剂，钙钛矿太阳能电池的热稳定性显著提高。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，由下至上依次包括：阳极基底、空穴传输层、界面修饰层、钙钛矿吸光层、电子传输层、空穴阻挡层以及阴极电极；
所述钙钛矿吸光层为3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯掺杂钙钛矿层，且所述钙钛矿吸光层的钙钛矿是由Cs+、MA+和FA+三种阳离子中的至少一种离子构成，其通式为：FA1-x-yMAyCsxPbI3- zBrz(0≤x<1，0≤y≤1，x+y≤1，0≤z<3)；
所述钙钛矿吸光层制备方法为反溶剂法，所用反溶剂为含3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的氯苯溶液。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的钙钛矿为FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3；所述阳极基底为铟锡氧化物玻璃(ITO玻璃)或氟掺杂氧化锡玻璃(FTO玻璃)，所述空穴传输层为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)，所述界面修饰层为聚[(9,9-二(3'-(N,N-二甲氨基)丙基)芴基-2,7-二基)-ALT-[(9,9-二正辛基芴基2,7-二基)-溴(PFN-Br)，所述电子传输层为C60，所述空穴阻挡层为BCP，所述阴极顶电极为Ag或Cu，所述顶电极的厚度为60-100nm。
3.根据权利要求1所述的一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯在反溶剂溶液中的浓度为2-5mg/mL。
4.根据权利要求1-3任一项所述的掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)清洗阳极基底，然后对所述阳极基底进行表面处理，得到表面处理后的阳极表面；
(2)在步骤(1)所述表面处理后的阳极表面上依次旋涂空穴传输层、界面修饰层；
(3)将3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯添加到溶剂中溶解得到反溶剂溶液；
(4)在步骤(2)所述界面修饰层的表面旋涂制备钙钛矿吸光层；
(5)在步骤(4)所述钙钛矿吸光层的表面依次蒸镀电子传输层、空穴阻挡层和阴极电极，得到所述掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池。
5.根据权利要求4所述的一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述表面处理包括：依次用ITO玻璃清洗剂、去离子水、丙酮、异丙醇各超声清洗20-30分钟，随后用氮气流吹干阳极基底，最后用Plasma清洗机对清洗烘干后的阳极基底表面进行5-10分钟的等离子表面处理。
6.根据权利要求4所述的一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述空穴传输层制备过程为：将PTAA的甲苯溶液旋涂在表面处理后的阳极基底上，然后进行退火处理，得到所述的空穴传输层；其中，旋涂的转速为5000-6000转/分钟，旋涂时间为30-40秒；退火处理的温度为90-110℃，退火处理时间为5-10分钟；所述PTAA甲苯溶液的浓度为1.5-2.5mg/mL。
7.根据权利要求4所述的一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述界面修饰层的制备过程为：将PFN-Br的DMF溶液旋涂在PTAA表面，得到所述的界面修饰层；其中，旋涂的转速为5000-6000转/分钟，旋涂时间为10-30秒；所述PFN-Br的DMF溶液的溶度为0.2-1.0mg/mL。
8.根据权利要求4所述的一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述钙钛矿吸光层的制备包括：
一、钙钛矿前躯体混合溶液的制备
将甲脒氢碘酸盐(FAI)、碘化铯(CsI)、碘化铅(PbI2)和溴化铅(PbBr2)四种物质分别加入到DMF和DMSO的混合溶剂中，搅拌均匀，形成钙钛矿前躯体混合溶液；
二、钙钛矿的旋涂沉积
将上述钙钛矿前躯体混合溶液通过两个阶段的旋涂过程沉积在界面修饰层表面，并于第二阶段的10-20秒滴加配制好的100-300uL反溶剂溶液，经退火处理得到所述的钙钛矿吸光层，退火处理的温度为90-110℃，时间为10-30分钟；
其中，两个阶段的旋涂过程包括：(1)500-1500转/分钟运行5-10秒；(2)5000-6000转/分钟运行25-40秒。
9.根据权利要求8所述的一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前躯体混合溶液中，FAI、CsI、PbI2和PbBr2按照FA0.83Cs0.17PbI2.7Br0.3的化学计量比混合，铅的卤化物在钙钛矿前躯体溶液中的浓度为1-1.5M，所述钙钛矿前躯体混合溶液的DMF与DMSO的体积比为3:1-5:1。
10.根据权利要求4所述的一种掺杂3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(5)的操作步骤包括：在钙钛矿吸光层表面先蒸镀电子传输层，厚度为10-30nm；然后在电子传输层上蒸镀空穴阻挡层，厚度为5-10nm；最后蒸镀Ag或Cu阴极电极，厚度为60-100nm。
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