CN116940131A - 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本发明提供的钙钛矿太阳能电池，包括层叠的透明基底、自组装单分子层、吸光层、电子传输层、界面缓冲层和导电层；所述自组装单分子层为由含有咔唑基团的膦酸衍生物组成的薄膜；所述吸光层为钙钛矿薄膜，所述钙钛矿薄膜中包括含有咔唑基团的膦酸衍生物。本发明以作为自组装单分子层主要原料的含有咔唑基团的膦酸衍生物作为钙钛矿溶液的添加剂，含有咔唑基团的膦酸衍生物在调控钙钛矿结晶性能的同时还可以进入自组装单分子层，从而提高自组装单分子层的密度减少自组装单分子层的缺陷，抑制非光活性杂相的生成，提升电池光电转换效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术
钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells)，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池。常见的钙钛矿太阳能电池主要由导电玻璃层、电极、电子传输层、空穴传输层、钙钛矿层(光吸收层)几个部分组成。高质量钙钛矿薄膜的制备是实现高效稳定钙钛矿太阳能电池的重要基础，由于钙钛矿薄膜的缺陷一般富集在界面和晶界处，为了制备缺陷密度低同时结晶性好的钙钛矿薄膜，常常需要向制备钙钛矿层的钙钛矿溶液中添加用于调控钙钛矿结晶性能的添加剂。同时，空穴传输层对电池的光电转换效率也有重要影响，需要考虑空穴传输层材料与添加剂的“兼容”问题，两者间不能有强相互作用。现有的添加剂主要为咪唑衍生物离子液体和卤化胺盐等。然而目前现有的钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层和钙钛矿层中的电子传输效率较低，直接影响钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，本发明提供的钙钛矿太阳能电池具有较高的电子传输效率，从而提高了钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括层叠的透明基底、自组装单分子层、吸光层、电子传输层、界面缓冲层和导电层；
所述自组装单分子层为由含有咔唑基团的膦酸衍生物组成的薄膜；
所述吸光层为钙钛矿薄膜，所述钙钛矿薄膜中包括含有咔唑基团的膦酸衍生物。
优选的，所述含有咔唑基团的膦酸衍生物包括[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸或[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸。
优选的，所述钙钛矿薄膜中含有咔唑基团的膦酸衍生物的质量百分含量为0.5～1％。
本发明还提供了上述技术方案所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
在透明基底表面第一涂布SAM溶液，得到自组装单分子层；所述SAM溶液为含有咔唑基团的膦酸衍生物的溶液；
在所述自组装单分子层表面第二涂布钙钛矿溶液，得到吸光层；所述钙钛矿溶液中包括含有咔唑基团的膦酸衍生物；
在所述吸光层表面依次涂布[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯溶液和浴铜灵溶液，分别得到层叠的电子传输层和界面缓冲层；
在所述界面缓冲层表面蒸镀导电层，得到所述钙钛矿太阳能电池。
优选的，所述含有咔唑基团的膦酸衍生物的溶液的质量浓度为0.25～0.35mg/mL。
优选的，所述第一涂布为旋涂，所述旋涂的转速为3500～4500r/min，所述旋涂的加速度为750～850r/min，所述旋涂的时间为28～32s。
优选的，所述钙钛矿溶液中含有咔唑基团的膦酸衍生物的质量浓度为0.5～0.7mg/mL。
优选的，所述第二涂布为旋涂，所述旋涂包括依次进行低速旋涂和高速旋涂；所述低速旋涂的转速为950～1050r/min，所述低速旋涂的加速度为950～1050r/min，所述低速旋涂的时间为8～12s；所述高速旋涂的转速为2500～3500r/min，所述高速旋涂的加速度为2500～3500r/min，所述高速旋涂的时间为28～32s。
优选的，涂布[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯溶液前还包括：在所述吸光层表面第三涂布苯乙基碘化铵溶液；
所述苯乙基碘化铵溶液的质量浓度为0.8～1.2mg/mL。
优选的，所述第三涂布为旋涂，所述旋涂的转速为3500～4500r/min，所述旋涂的加速度为3500～4500r/min，所述旋涂的时间为28～32s。
本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括层叠的透明基底、自组装单分子层、吸光层、电子传输层、界面缓冲层和导电层；所述自组装单分子层为由含有咔唑基团的膦酸衍生物组成的薄膜；所述吸光层为钙钛矿薄膜，所述钙钛矿薄膜中包括含有咔唑基团的膦酸衍生物。本发明以作为自组装单分子层主要原料的含有咔唑基团的膦酸衍生物作为钙钛矿溶液的添加剂，能够增加钙钛矿薄膜结晶的均一性，消除无机相钙钛矿的生，从而提高吸光层电子传输效率。在本发明中，含有咔唑基团的膦酸衍生物在调控钙钛矿结晶性能的同时，还可以由自组装单分子层和吸光层的界面进入自组装单分子层，从而提高自组装单分子层的密度减少自组装单分子层的缺陷，抑制非光活性杂相的生成，提升电池光电转换效率。
附图说明
图1为实施例1～3和对比例1～2制备得到的钙钛矿太阳能电池的J-V测试曲线图；
图2为实施例1～3和对比例1～2制备得到的钙钛矿太阳能电池的电池性能箱型图；
图3为实施例1～2和对比例1制备得到的钙钛矿太阳能电池中的吸光层的XRD谱图；
图4为实施例4和对比例3～4制备得到的宽带隙钙钛矿太阳能电池的J-V测试曲线图；
图5为实施例4和对比例3～4制备得到的宽带隙钙钛矿太阳能电池的电池性能箱型图。
具体实施方式
本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括层叠的透明基底、自组装单分子层、吸光层、电子传输层、界面缓冲层和导电层。
在本发明中，所述透明基底优选包括ITO导电玻璃或FTO导电玻璃，更优选为ITO导电玻璃。在本发明中，所述透明基底的厚度优选为0.9～1.1mm，更优选为1.0mm。
在本发明中，所述自组装单分子层为由含有咔唑基团的膦酸衍生物组成的薄膜。在本发明中，所述含有咔唑基团的膦酸衍生物优选包括[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸(MeO-2PACz)、[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸(Me-4PACz)或[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸(2PACz)，更优选为[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸或[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸。在本发明中，所述自组装单分子层的厚度优选为3～7nm，更优选为4～5nm。
在本发明中，所述吸光层为钙钛矿薄膜，所述钙钛矿薄膜中包括含有咔唑基团的膦酸衍生物。在本发明中，所述钙钛矿薄膜中含有咔唑基团的膦酸衍生物的质量百分含量优选为0.5～1％，更优选为0.6～0.8％。在本发明中，所述吸光层的厚度优选为500～700nm，更优选为550～600nm。
本发明对所述电子传输层的材质无特殊要求，采用本领域常规材质即可。在本发明中，所述电子传输层的材质优选[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯。在本发明中，所述电子传输层的厚度优选为20～40nm，更优选为25～30nm。
本发明对所述界面缓冲层的材质无特殊要求，采用本领域常规材质即可。在本发明中，所述界面缓冲层的的材质优选为浴铜灵。在本发明中，所述界面缓冲层的厚度优选为3～5nm，更优选为3.5～4nm。
在本发明中，所述导电层优选为金属，所述金属优选为银。在本发明中，所述导电层的厚度优选为118～122nm，更优选为120nm。
本发明还提供了上述技术方案所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
在透明基底表面第一涂布SAM溶液，得到自组装单分子层；所述SAM溶液为含有咔唑基团的膦酸衍生物的溶液；
在所述自组装单分子层表面第二涂布钙钛矿溶液，得到吸光层；所述钙钛矿溶液中包括含有咔唑基团的膦酸衍生物；
在所述吸光层表面依次涂布[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯溶液和浴铜灵溶液，分别得到层叠的电子传输层和界面缓冲层；
在所述界面缓冲层表面蒸镀导电层，得到所述钙钛矿太阳能电池。
本发明在透明基底表面第一涂布SAM溶液，得到自组装单分子层。本发明在所述第一涂布前优选对所述透明基底进行前处理；所述前处理优选包括以下步骤：将所述透明基底洗涤后进行UV-O3处理。在本发明中，所述洗涤优选为依次在玻璃清洁剂、去离子水、丙酮和乙醇中进行超声洗涤；在任意一种洗涤剂中超声洗涤的时间优选为13～17min，更优选为15min。在本发明中，所述UV-O3处理的时间优选为13～17min，更优选为15min。本发明经过UV-O3处理能够去除透明基底表面残留的有机物。
在本发明中，所述SAM溶液为含有咔唑基团的膦酸衍生物的溶液；所述含有咔唑基团的膦酸衍生物的溶液的质量浓度优选为0.25～0.35mg/mL，更优选为0.3mg/mL。在本发明中，所述含有咔唑基团的膦酸衍生物的溶液的溶剂优选为乙醇。
在本发明中，所述第一涂布优选为旋涂，所述旋涂的转速优选为3500～4500r/min，更优选为3000r/min；所述旋涂的加速度优选为750～850r/min，更优选为800r/min；所述旋涂的时间优选为28～32s，更优选为30s。
在本发明中，所述第一涂布后优选还包括：将第一涂布后产品进行退火处理。在本发明中，所述退火处理的温度优选为95～105℃，更优选为100℃；所述退火处理的时间优选为8～12min，更优选为10min。
得到自组装单分子层后，本发明在所述自组装单分子层表面第二涂布钙钛矿溶液，得到吸光层。在本发明中，所述钙钛矿溶液中形成钙钛矿的组分优选为第一组分或第二组分；所述第一组分优选为碘化铷、碘化铯、甲胺溴、甲脒碘和碘化铅，所述碘化铷、碘化铯、甲胺溴、甲脒碘和碘化铅的摩尔比优选为0.05：0.05：0.05：0.85：1；所述钙钛矿溶液中碘化铷、碘化铯、甲胺溴、甲脒碘和碘化铅的总摩尔浓度优选为1.5mol/L；所述第二组分优选为碘化铯、甲胺溴、甲脒碘、溴化铅、碘化铅，所述碘化铯、甲胺溴、甲脒碘、溴化铅、碘化铅的摩尔比优选为0.05：0.15：0.8：0.25：0.75；所述钙钛矿溶液中碘化铯、甲胺溴、甲脒碘、溴化铅、碘化铅的总摩尔浓度优选为1.5mol/L。在本发明中，所述吸光层主要为钙钛矿薄膜，所述钙钛矿薄膜的组成优选为Rb0.05Cs0.05MA0.05FA0.85Pb(I0.98Br0.02)3或Cs0.05MA0.15FA0.8Pb(I0.78Br0.22)3。在本发明中，所述钙钛矿溶液中包括含有咔唑基团的膦酸衍生物；所述钙钛矿溶液中含有咔唑基团的膦酸衍生物的质量浓度优选为0.5～0.7mg/mL，更优选为0.6mg/mL。在本发明中，所述钙钛矿溶液的溶剂优选为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂，所述N，N-二甲基甲酰胺与二甲基亚砜体积比优选为4：1。在本发明中，所述钙钛矿溶液中的含有咔唑基团的膦酸衍生物既能填补自组装单分子层的缺陷，又能作为钝化分子(添加剂)调控钙钛矿薄膜结晶过程，提升晶体质量，钝化深能级缺陷，从而提高电子传输效率。
在本发明中，所述第二涂布优选为旋涂，所述旋涂优选包括依次进行低速旋涂和高速旋涂；所述低速旋涂的转速优选为950～1050r/min，更优选为1000r/min；所述低速旋涂的加速度优选为950～1050r/min，更优选为1000r/min；所述低速旋涂的时间优选为8～12s，更优选为10s；所述高速旋涂的转速优选为2500～3500r/min，更优选为3000r/min；所述高速旋涂的加速度优选为2500～3500r/min，更优选为3000r/min；所述高速旋涂的时间优选为28～32s，更优选为30s。本发明优选在高速旋涂的第25s时向钙钛矿溶液中滴加150μL氯苯，所述氯苯优选为反溶剂。在本发明中，所述氯苯能够快速去除前驱液溶剂中的二甲基甲酰胺与二甲基亚砜。
在本发明中，所述第二涂布后优选还包括：将第二涂布后产品进行退火处理。在本发明中，所述退火处理的温度优选为95～105℃，更优选为100℃；所述退火处理的时间优选为8～12min，更优选为10min。本发明经过退火处理能够去除钙钛矿中的残余溶剂分子，加速钙钛矿薄膜的成核结晶过程。
得到吸光层后，本发明在所述吸光层表面依次涂布[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯溶液和浴铜灵溶液，分别得到层叠的电子传输层和界面缓冲层。本发明在涂布[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯溶液前优选还包括：在所述吸光层表面第三涂布苯乙基碘化铵溶液；所述苯乙基碘化铵溶液的质量浓度优选为0.8～1.2mg/mL，更优选为1mg/mL。在本发明中，所述苯乙基碘化铵(PEAI)溶液的溶剂优选为异丙醇。在本发明中，所述第三涂布优选为旋涂，所述旋涂的转速优选为3500～4500r/min，更优选为4000r/min；所述旋涂的加速度优选为3500～4500r/min，更优选为4000r/min；所述旋涂的时间优选为28～32s，更优选为30s。本发明在所述吸光层表面涂布苯乙基碘化胺能够钝化钙钛矿的晶体缺陷，如离子空位、悬挂键等，以此降低钙钛矿晶体的缺陷态密度，提升其光电性能。在本发明中，所述第三涂布后优选还包括：将第三涂布后产品进行退火处理。在本发明中，所述退火处理的温度优选为95～105℃，更优选为100℃；所述退火处理的时间优选为4～6min，更优选为5min。
在本发明中，所述[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯(PCBM)溶液的质量浓度优选为18～22mg/mL，更优选为20mg/mL；所述[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯溶液的溶剂优选为氯苯。在本发明中，涂布[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯溶液的方式优选为旋涂，所述旋涂的转速优选为950～1050r/min，更优选为1000r/min；所述旋涂的加速度优选为150～250r/min，更优选为200r/min；所述旋涂的时间优选为28～32s，更优选为30s。在本发明中，所述浴铜灵(BCP)溶液的质量浓度优选为0.8～1.2mg/mL，更优选为1mg/mL；所述浴铜灵溶液的溶剂优选为乙醇。在本发明中，涂布浴铜灵溶液的方式优选为旋涂，所述旋涂的转速优选为4500～5500r/min，更优选为5000r/min；所述旋涂的加速度优选为1500～2500r/min，更优选为2000r/min；所述旋涂的时间优选为28～32s，更优选为30s。
得到界面缓冲层后，本发明在所述界面缓冲层表面蒸镀导电层，得到所述钙钛矿太阳能电池。在本发明中，所述蒸镀的电极优选为银电极。
本发明选用SAM溶液制备自组装单分子层作为空穴传输层，同时向钙钛矿溶液中加入SAM作为添加剂；在调控钙钛矿薄膜的成核结晶过程钝化深能级缺陷的同时填补了自组装单分子层的缺陷，从而提高了电子传输效率进而提升薄膜光电转化性能。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以厚度为1.0mm的ITO透明玻璃作为透明基底，将ITO透明玻璃依次在玻璃清洁剂、去离子水、丙酮和乙醇中进行15min超声洗涤后进行15min UV-O3处理；在处理后的ITO透明玻璃表面在转速为3000r/min、加速度为800r/min的条件下旋涂SAM溶液(质量浓度为0.3mg/mL的[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸(MeO-2PACz)的乙醇溶液)30s；将旋涂后的产品于100℃下退火处理10min，形成厚度为3nm的自组装单分子层；
在自组装单分子层表面第二涂布钙钛矿溶液，得到厚度为600nm的吸光层；钙钛矿溶液中[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸(MeO-2PACz)的质量浓度为0.6mg/mL，钙钛矿溶液中钙钛矿组分为摩尔比为0.05：0.05：0.05：0.85：1的碘化铷、碘化铯、甲胺溴、甲脒碘和碘化铅，钙钛矿组分的总摩尔浓度为1.5mol/L；钙钛矿溶液的溶剂为体积比为4:1的DMF和DMSO混合溶剂；第二涂布包括依次进行低速旋涂和高速旋涂，低速旋涂的转速为1000r/min，加速度为1000r/min，时间为10s；高速旋涂的转速为3000r/min，加速度为3000r/min，时间为30s；在高速旋涂的第25s时向钙钛矿溶液中滴加150μL氯苯；将第二涂布后产品在100℃下退火处理10min；
在吸光层表面在转速为4000r/min、加速度为4000r/min的条件下旋涂质量浓度为1mg/mL苯乙基碘化铵的异丙醇溶液30s后于100℃下退火处理5min；在退火处理后的产品表面依次旋涂质量浓度为20mg/mL的[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯的氯苯溶液和质量浓度为1mg/mL的浴铜灵的乙醇溶液，分别得到层叠的厚度为30nm的电子传输层和厚度为4nm的界面缓冲层；旋涂[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯溶液的条件为转速为1000r/min，加速度为200r/min，时间为30s；旋涂浴铜灵溶液的条件为转速为5000r/min，加速度为2000r/min，时间为30s；
以银电极为工作电极在界面缓冲层表面蒸镀厚度为120nm的银导电层，得到所述钙钛矿太阳能电池。
实施例2
按照实施例1的方法制备钙钛矿太阳能电池，不同之处在于，将[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸替换为[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸(Me-4PACz)。
实施例3
按照实施例1的方法制备钙钛矿太阳能电池，不同之处在于，将[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸替换为[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸(2PACz)。
对比例1
按照实施例1的方法制备钙钛矿太阳能电池，不同之处在于，不进行自组装单分子的涂布，直接在ITO基底上涂布钙钛矿溶液。
对比例2
按照实施例1的方法制备钙钛矿太阳能电池，不同之处在于，钙钛矿溶液中不含有[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸(MeO-2PACz)。
将实施例1～3和对比例1～2制备得到的钙钛矿太阳能电池(对多个器件进行检测)在AM1.5，100mW/cm2的标准光照下用KEITHLEY源表测量电流密度-电压曲线检测，得到J-V测试曲线如图1所示，得到电池性能箱型图如图2所示，检测得到的电池效率列于表1中。
表1实施例1～3和对比例1～2制备得到的钙钛矿太阳能电池的电池效率
结合表1和图1～2可以看出，涂布SAM层的太阳能电池器件(对比例1)与不在钙钛矿前驱体溶液中加入咔唑基团的膦酸衍生物的器件(对比例2)的光电转换效率平均在23％左右；而同时使含有咔唑基团的膦酸衍生物作为自组装分子层和钙钛矿溶液添加剂的实施例1和实施例2的光电转换效率平均在24％左右，较对比例1和2提升了一个百分点，实施例3也相对提升了零点六个百分点。说明本发明提供的钙钛矿太阳能电池在自组装单分子层和钙钛矿溶液中添加SAM分子的共同作用下提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)。
将实施例1～2和对比例1制备得到的钙钛矿太阳能电池中的吸光层进行XRD检测，得到XRD谱图如图3所示。从钙钛矿成膜结晶的角度，SAM分子(含有咔唑基团的膦酸衍生物)掺入钙钛矿溶液中，会抑制钙钛矿薄膜在结晶过程中的相分离现象，提升薄膜的均一性，减少各种会导致器件光电性能降低的无机相钙钛矿的生成。图3中箭头处的峰强在SAM分子掺入钙钛矿后变低，表明钙钛矿薄膜结晶更加的均一，使得太阳能电池器件拥有更好的稳定性。钙钛矿溶液中的SAM分子会修补已涂布的自组装单分子层，使其更加致密，减少器件短路失效的可能性。利用origin软件对图3进行分析积分峰强显示，箭头所指的归属于无机相的峰其积分强度与钙钛矿主峰的积分强度进行对比，无机相的强度下降了95％以上。
将此方法应用于宽带隙钙钛矿太阳能电池中，(宽带隙钙钛矿太阳能电池的钙钛矿组分与前述常规带隙的钙钛矿有较大区别，包括但不限于结晶动力学，相分离特性，缺陷分布及种类等)，也能提升电池的光电转换效率。
实施例4
按照实施例1的方法制备宽带隙钙钛矿太阳能电池，不同之处在于，钙钛矿溶液中钙钛矿组分为摩尔比为0.05：0.15：0.8：0.25：0.75的碘化铯、甲胺溴、甲脒碘、溴化铅和碘化铅，钙钛矿组分的总摩尔度为1.5mol/L。
对比例3
按照对比例1的方法制备宽带隙钙钛矿太阳能电池，不同之处在于，钙钛矿溶液中钙钛矿组分为摩尔比为0.05：0.15：0.8：0.25：0.75的碘化铯、甲胺溴、甲脒碘、溴化铅和碘化铅，钙钛矿组分的总摩尔度为1.5mol/L。
对比例4
按照对比例2的方法制备宽带隙钙钛矿太阳能电池，不同之处在于，钙钛矿溶液中钙钛矿组分为摩尔比为0.05：0.15：0.8：0.25：0.75的碘化铯、甲胺溴、甲脒碘、溴化铅和碘化铅，钙钛矿组分的总摩尔度为1.5mol/L。
将实施例4和对比例3、4制备得到的多个宽带隙钙钛矿太阳能电池在AM1.5，100mW/cm2的标准光照下用KEITHLEY源表测量电流密度-电压曲线.检测，得到J-V测试曲线如图4所示，得到电池性能箱型图如图5所示，检测得到的电池效率列于表2中。
表2宽带隙钙钛矿太阳能电池的电池效率
结合表2和图4、5可以看出，只涂布SAM层的太阳能电池器件与只在钙钛矿前驱体溶液中加入SAM分子的器件其光电转换效率平均在20％左右；而同时使用上述两种方法的器件，其光电转换效率平均在21％，平均提升了1个百分点。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括层叠的透明基底、自组装单分子层、吸光层、电子传输层、界面缓冲层和导电层；
所述自组装单分子层为由含有咔唑基团的膦酸衍生物组成的薄膜；
所述吸光层为钙钛矿薄膜，所述钙钛矿薄膜中包括含有咔唑基团的膦酸衍生物。
2.根据权利要求1所述钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述含有咔唑基团的膦酸衍生物包括[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸或[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸。
3.根据权利要求1或2所述钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿薄膜中含有咔唑基团的膦酸衍生物的质量百分含量为0.5～1％。
4.权利要求1～3任一项所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
在透明基底表面第一涂布SAM溶液，得到自组装单分子层；所述SAM溶液为含有咔唑基团的膦酸衍生物的溶液；
在所述自组装单分子层表面第二涂布钙钛矿溶液，得到吸光层；所述钙钛矿溶液中包括含有咔唑基团的膦酸衍生物；
在所述吸光层表面依次涂布[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯溶液和浴铜灵溶液，分别得到层叠的电子传输层和界面缓冲层；
在所述界面缓冲层表面蒸镀导电层，得到所述钙钛矿太阳能电池。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述含有咔唑基团的膦酸衍生物的溶液的质量浓度为0.25～0.35mg/mL。
6.根据权利要求4或5所述制备方法，其特征在于，所述第一涂布为旋涂，所述旋涂的转速为3500～4500r/min，所述旋涂的加速度为750～850r/min，所述旋涂的时间为28～32s。
7.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述钙钛矿溶液中含有咔唑基团的膦酸衍生物的质量浓度为0.5～0.7mg/mL。
8.根据权利要求4或7所述制备方法，其特征在于，所述第二涂布为旋涂，所述旋涂包括依次进行低速旋涂和高速旋涂；所述低速旋涂的转速为950～1050r/min，所述低速旋涂的加速度为950～1050r/min，所述低速旋涂的时间为8～12s；所述高速旋涂的转速为2500～3500r/min，所述高速旋涂的加速度为2500～3500r/min，所述高速旋涂的时间为28～32s。
9.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，涂布[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯溶液前还包括：在所述吸光层表面第三涂布苯乙基碘化铵溶液；
所述苯乙基碘化铵溶液的质量浓度为0.8～1.2mg/mL。
10.根据权利要求9所述制备方法，其特征在于，所述第三涂布为旋涂，所述旋涂的转速为3500～4500r/min，所述旋涂的加速度为3500～4500r/min，所述旋涂的时间为28～32s。
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