CN116965169A - 钙钛矿太阳能电池、光伏组件 - Google Patents

钙钛矿太阳能电池、光伏组件 Download PDF

Info

Publication number
CN116965169A
CN116965169A CN202180094972.XA CN202180094972A CN116965169A CN 116965169 A CN116965169 A CN 116965169A CN 202180094972 A CN202180094972 A CN 202180094972A CN 116965169 A CN116965169 A CN 116965169A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hole transport
transport layer
electrode
solar cell
optionally
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180094972.XA
Other languages
English (en)
Inventor
陈长松
郭文明
涂保
郭永胜
陈国栋
欧阳楚英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Publication of CN116965169A publication Critical patent/CN116965169A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/84—Layers having high charge carrier mobility
    • H10K30/86—Layers having high hole mobility, e.g. hole-transporting layers or electron-blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
    • H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/40—Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本申请提供一种钙钛矿太阳能电池、光伏组件，钙钛矿太阳能电池包括第一电极、第二电极以及位于第一电极与第二电极之间的吸光层。钙钛矿太阳能电池还包括第一空穴传输层和第二空穴传输层，第一空穴传输层位于第二空穴传输层与吸光层之间，其中，第二空穴传输层位于第一电极与吸光层之间，或第二空穴传输层位于第二电极与吸光层之间。第一空穴传输层的第一空穴传输材料选自PTAA、经第一掺杂元素掺杂或未掺杂的氧化镍中的一种，第二空穴传输层的第二空穴传输材料包括能隔绝水氧的P型过渡金属氧化物半导体材料、P型过渡金属卤化物半导体材料中的至少一种。

Description

钙钛矿太阳能电池、光伏组件 技术领域
本申请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、光伏组件。
背景技术
随着现代工业的发展，全球能源短缺和环境污染问题日益突出，太阳能电池作为理想的可再生能源受到越来越多的重视。太阳能电池，又称为光伏电池，是一种通过光电效应或光化学效应将光能直接转化为电能的装置。提高太阳能电池的光电转化效率一直是研究者努力的方向。钙钛矿(Perovskite)太阳能电池是利用钙钛矿材料作为吸光层的太阳能电池，其在诞生后的几年内迅速获得了较高的光电转化效率，近年来受到广泛关注。钙钛矿材料吸收入射的太阳光后会激发产生电子空穴对，之后电子空穴对被分离成为电子与空穴并分别向阴极和阳极输运。如何加快空穴的传输并防止电子和空穴的复合对于提升钙钛矿太阳能电池的光电转化效率至关重要。
发明内容
本申请的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池、光伏组件，旨在提高空穴传输层的空穴抽取和传输效率，提高钙钛矿太阳能电池的开压及电流，提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率和使用寿命。
本申请第一方面提供一种钙钛矿太阳能电池，包括第一电极、第二电极以及位于第一电极与第二电极之间的吸光层，其中，钙钛矿太阳能电池还包括第一空穴传输层和第二空穴传输层，第一空穴传输层位于第二空穴传输层与吸光层之间，第二空穴传输层位于第一电极与吸光层之间，或第二空穴传输层位于第二电极与吸光层之间。第一空穴传输层的第一空穴传输材料选自PTAA、经第一掺杂元素掺杂或未掺杂的氧化镍中的一种，第二空穴传输层的第二空穴传输材料包括能隔绝水氧的P型过渡金属氧化物半导体材料、P型过渡金属卤化物半导体材料中的至少一种。
本申请的钙钛矿太阳能电池中，第一空穴传输材料靠近吸光层，能够高效地抽取吸光层中的空穴。第二空穴传输材料的表面浸润性更好、成膜性更好，从而有利于提高空穴传输层整体与电极之间结合强度。第二空穴传输材料还能在第一空穴传输层表面形成钝化保护层，以钝化第一空穴传输层表面，防止第一空穴传输材料与空气接触而变性或降解；同时钝化保护层还能隔绝水氧，防止水氧腐蚀第一空穴传输材料，从而更好地发挥第一空穴传输材料对空穴的抽取和传输能力。第二空穴传输材料还能提高空穴传输层整体的导电性能，从而进一步提高空穴的抽取和传输效率。第二空穴传输材料晶体内部缺陷较少，还能够阻挡带电卤素离子的进一步迁移，从而提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。因此，本申请能够有效减少电子和空穴的复合、提高空穴的抽取和传输效率，使 更多的空穴传输至第一电极和第二电极中的其中一者，进而提高钙钛矿太阳能电池的开压及电流，提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率和使用寿命。
在本申请的任意实施方式中，第二空穴传输层与第一空穴传输层价带顶能级的差值ΔVBM1为-1.0eV～1.0eV。本申请的钙钛矿太阳能电池中，第二空穴传输层与第一空穴传输层具有合适的价带顶能级差值，空穴传输层整体具有合适的的能级梯度，有利于减少电子和空穴的复合、提高空穴的抽取和传输效率、并降低能量损失。第二空穴传输层与第一空穴传输层价带顶能级的差值过大时，会引起过多的空穴在能级间的跃迁能量损失。可选地，第二空穴传输层与第一空穴传输层价带顶能级的差值ΔVBM1为-0.3eV～0.3eV。第二空穴传输层与第一空穴传输层价带顶能级差值更小，有利于进一步减少电子和空穴的复合、提高空穴的传输效率、并降低能量损失。
在本申请的任意实施方式中，第一掺杂元素包括碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素、卤素元素中的至少一种。可选地，碱金属元素包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种。可选地，碱土金属元素包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种。可选地，过渡金属元素包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Ta、Pt、Au中的至少一种。可选地，卤素元素包括F、Cl、Br、I中的至少一种。氧化镍经第一掺杂元素掺杂后，可以改变第一空穴传输层的光电特性，从而使第一空穴传输层与吸光层的能级更好地匹配，提升空穴抽取效率，最终提升钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。
在本申请的任意实施方式中，基于第一空穴传输材料的总质量，第一掺杂元素的质量百分含量≤20％。可选地，第一掺杂元素的质量百分含量为5％～15％。选择合适的掺杂量有利于更好地调节第一空穴传输层的能带位置。第一掺杂元素的质量百分含量过高，有可能破坏氧化镍的晶体结构，造成较大的能带结构偏差，影响第一空穴传输层的空穴抽取和传输能力。
在本申请的任意实施方式中，第二空穴传输材料包括经第二掺杂元素掺杂或未掺杂的下述材料中的至少一种：MoO 3、CuO、Cu 2O、CuI、NiMgLiO、CuGaO 2、CuGrO 2、及CoO。这些空穴传输材料能更好地能隔绝水氧，抑制水氧对第一空穴传输材料的腐蚀，提升空穴传输效率。
在本申请的任意实施方式中，第二掺杂元素包括碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素、贫金属元素、类金属元素、卤素元素、非金属元素、离子液体、羧酸、磷酸、碳衍生物、自组装单分子、聚合物中的至少一种。可选地，碱金属元素包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种。可选地，碱土金属元素包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种。可选地，过渡金属元素包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Ta、Pt、Au中的至少一种。可选地，贫金属元素包括Al、Ga、In、Sn、Tl、Pb、Bi中的至少一种。可选地，类金属元素包括B、Si、Ge、As、Sb、Te中的至少一种。可选地，卤素元素包括F、Cl、Br、I中的至少一种。可选地，非金属元素包括P、S、Se中的至少一种。可选地，离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、NH 4Cl、(NH 4) 2S、四甲基氢氧化铵水溶液、三氟乙醇中的至少一种。可选地，羧酸包括乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、4-咪唑乙酸盐酸盐、醋酸中的至少一种。可选地，碳衍生物包括碳量子点、碳纳米管、石墨烯、C 60、g-C 3N 4、C 9、NPC 60-OH、DPC 60中的至少一种。 可选地，自组装单分子包括2-苯乙胺氢碘酸盐、N,N-二乙基苯胺、9,9-双(4-氨基苯基)芴、4-吡啶羧酸、多巴胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、甘氨酸中的至少一种。可选地，聚合物包括苯乙烯、聚乙烯亚胺、聚环氧乙烷、三(N,N-四亚甲基)磷酰胺中的至少一种。
通过对第二空穴传输材料进行掺杂，能够调节第二空穴传输层的能带位置，使第二空穴传输层与第一空穴传输层具有合适的价带顶能级差值以及合适的能级梯度，减少电子和空穴的复合、提高空穴的抽取和传输效率，提高钙钛矿太阳能电池的开压及电流。通过对第二空穴传输材料进行掺杂，还能提高其导电性能。
在本申请的任意实施方式中，基于第二空穴传输材料的总质量，第二掺杂元素的质量百分含量≤30％。可选地，第二掺杂元素的质量百分含量为5％～25％。选择合适的掺杂量有利于更好地调节第二空穴传输层的能带位置，使第二空穴传输层与第一空穴传输层具有合适的价带顶能级差值以及合适的能级梯度，减少电子和空穴的复合、提高空穴的提取和传输效率。
在本申请的任意实施方式中，第一空穴传输层与吸光层的价带顶能级的差值ΔVBM2为-1.0eV～1.0eV。可选地，第一空穴传输层与吸光层的价带顶能级的差值ΔVBM2为为-0.3eV～0.3eV。第一空穴传输层与吸光层的价带顶能级的差值在合适的范围内有利于第一空穴传输层更高效地提取吸光层中的空穴。
在本申请的任意实施方式中，第二空穴传输层与吸光层的导带顶能级的差值≥0.5eV。第二空穴传输层与吸光层的导带顶能级的差值在合适的范围内，能够阻挡电子传输并减少电子和空穴的复合。
在本申请的任意实施方式中，第一空穴传输层与吸光层的导带顶能级的差值≥0.5eV。第一空穴传输层与吸光层的导带顶能级的差值在合适的范围内，能够阻挡电子传输并减少电子和空穴的复合。
在本申请的任意实施方式中，第二空穴传输层的费米能级与价带顶能级的差值≤1.5eV。第二空穴传输层的费米能级与价带顶能级的差值较小，能保证第二空穴传输层具有更好的P型半导体特性，有利于提升空穴的传输能力。
在本申请的任意实施方式中，第一空穴传输层的费米能级与价带顶能级的差值≤1.5eV。第一空穴传输层的费米能级与价带顶能级的差值较小，能保证第一空穴传输层具有更好的P型半导体特性，有利于提升空穴的抽取和传输能力。
在本申请的任意实施方式中，第二空穴传输层的带隙≥1.5eV。较大带隙的第二空穴传输层能够更好地过滤紫外光，降低紫外光对吸光材料的伤害。
在本申请的任意实施方式中，第二空穴传输层的厚度为1nm～300nm。可选地，第二空穴传输层的厚度为1nm～100nm。
在本申请的任意实施方式中，第一空穴传输层的厚度为5nm～1000nm。可选地，第一空穴传输层的厚度为10nm～200nm。
在本申请的任意实施方式中，第一空穴传输层的厚度与第二空穴传输层的厚度之比为1:1～10:1。与第一空穴传输层相比，第二空穴传输层更薄，成膜更致密且更稳定，从而有利于提升空穴的传输速率。
在本申请的任意实施方式中，吸光层包括钙钛矿材料。
在本申请的任意实施方式中，第一电极、第二电极中有一个为透明电极。可选地， 透明电极为FTO电极、或ITO电极。
在本申请的任意实施方式中，第一电极、第二电极中有一个为金属电极、或导电碳电极。可选地，金属电极选自金电极、银电极、铝电极、铜电极中的一种或几种。
在本申请的任意实施方式中，钙钛矿太阳能电池还包括电子传输层，电子传输层位于吸光层与第二电极或第一电极之间，并且吸光层位于第一空穴传输层与电子传输层之间。电子传输层可以降低电极和吸光层之间的势垒，促进电子的传输，同时有效阻挡空穴，抑制电子和空穴复合。
本申请第二方面提供一种光伏组件，包括本申请第一方面的钙钛矿太阳能电池。
本申请的光伏组件包括本申请提供的钙钛矿太阳能电池，因而至少具有与所述钙钛矿太阳能电池相同的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施方式，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，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请的钙钛矿太阳能电池的一实施方式的结构示意图。
图2是本申请的钙钛矿太阳能电池的另一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的钙钛矿太阳能电池、光伏组件的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案，并且这样的技术方案应被认为包含在本申请的公开内容中。
如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形 成新的技术方案，并且这样的技术方案应被认为包含在本申请的公开内容中。
如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。
钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿材料作为吸光层的太阳能电池，太阳光入射到吸光层后随即被钙钛矿材料吸收，光子的能量将原来束缚在原子核周围的电子激发，使其形成自由电子，电子被激发后就会同时产生一个空穴，从而形成电子空穴对。电子空穴对被分离成电子和空穴后，分别流向钙钛矿太阳能电池的阴极和阳极。在电子和空穴传输过程中，不可避免地伴随着一些载流子损失，例如电子和空穴复合等。空穴传输层是钙钛矿太阳能电池的重要功能层，起着抽取和传输空穴，同时阻挡电子防止电子和空穴复合的作用，对于提升钙钛矿太阳能电池的光电转化效率至关重要。
钙钛矿太阳能电池的空穴传输层通常采用氧化镍NiO x作为无机空穴传输材料、采用聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](Poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-triMethylphenyl)aMine]，PTAA)作为有机空穴传输材料，这两种材料价格低廉，并且具有较高的结构稳定性。氧化镍和PTAA还具有合适的功函数和能带位置，与吸光层中钙钛矿材料的能级结构能更好地匹配，以确保空穴的抽取和传输。但是，氧化镍和PTAA成膜后表面浸润性较差，影响膜层的质量。此外，氧化镍成膜后体相中的Ni 3+使其能够进行空穴导电，而表面存在的部分Ni 3+易与环境中氧反应生成NiO及NiOOH，不仅增加了空穴传输层表层的电阻率，还不利于空穴的抽取和传输。PTAA为聚合物型空穴传输材料，电阻率通常较高，也不利于空穴的抽取和传输。
鉴于上述问题，发明人对空穴传输层的结构进行了改进。
本申请实施方式的第一方面提供了一种钙钛矿太阳能电池。图1是本申请的钙钛矿太阳能电池的一实施方式的结构示意图，图2是本申请的钙钛矿太阳能电池的另一实施方式的结构示意图。如图1和图2所示，钙钛矿太阳能电池包括第一电极1、第二电极5以及位于第一电极1与第二电极5之间的吸光层3，所述钙钛矿太阳能电池还包括第一空穴传输层21和第二空穴传输层22，并且第一空穴传输层21位于第二空穴传输层22与吸光层3之间。如图1所示，第二空穴传输层22位于第一电极1与吸光层3之间。如图2所示，第二空穴传输层22位于第二电极5与吸光层3之间。
第一空穴传输层21的第一空穴传输材料选自PTAA、经第一掺杂元素掺杂或未掺杂 的氧化镍中的一种。第二空穴传输层22的第二空穴传输材料选自能隔绝水氧的P型过渡金属氧化物半导体材料、P型过渡金属卤化物半导体材料中的至少一种。
第一空穴传输材料靠近吸光层，能够高效地抽取吸光层中的空穴，第二空穴传输材料的表面浸润性更好、成膜性更好，从而有利于提高空穴传输层整体与电极(例如，第一电极或第二电极)之间结合强度。
第二空穴传输材料还能在第一空穴传输层表面形成钝化保护层，以钝化第一空穴传输层表面，防止第一空穴传输材料与空气接触而变性或降解(例如，氧化镍表面存在的部分Ni 3+易与环境中氧反应生成NiO及NiOOH)而影响第一空穴传输层对空穴的抽取和传输。第二空穴传输材料选自能隔绝水氧的P型过渡金属氧化物半导体材料、P型过渡金属卤化物半导体材料中的至少一种，因此，第二空穴传输材料还能抑制水氧对第一空穴传输材料(例如，PTAA、氧化镍)的腐蚀。因此，将第一空穴传输层和第二空穴传输层复合后，能更好地发挥第一空穴传输层对空穴的抽取和传输能力。其中，氧化镍成膜后的浅表面存在Ni 2+及氧空位，会造成电荷量减少、且不利于空穴的抽取和传输。第二空穴传输材料中的过渡金属阳离子能够在一定程度上扩散进入氧化镍浅表面，起到补充相关电荷损失及空位、钝化氧化镍表面、以及隔绝水氧的作用，从而更好地发挥氧化镍对空穴的抽取和传输能力。
第二空穴传输材料在氧化镍表面形成钝化保护层后，还能降低氧化镍表面的电阻率，提高第一空穴传输层表面以及空穴传输层整体的导电性能，进而提高空穴的抽取和传输效率。此外，PTAA为聚合物型空穴传输材料，电阻率通常较高，将第一空穴传输层和第二空穴传输层复合后，能够提高空穴传输层整体的导电性能，进而提高空穴的抽取和传输效率。
钙钛矿太阳能电池的吸光材料通常为卤化物钙钛矿材料(例如，无机卤化物钙钛矿材料、有机卤化物钙钛矿材料、或有机-无机杂化卤化物钙钛矿材料)，其具有较大的载流子扩散长度、容易调节的带隙、高缺陷容忍度以及低制造成本等优点，因此受到了广泛关注。但是，卤化物钙钛矿材料本身的稳定性较差，在水氧等作用下容易发生分解，加速钙钛矿太阳能电池老化。存在离子迁移(Ion migration)是卤化物钙钛矿材料另一重要特性，带电离子的迁移和积聚会导致吸光层掺杂浓度以及内建电场的显著变化，甚至会引起局部晶体结构改变；离子迁移和聚集还可能引起局部化学掺杂效应，改变离子聚集区域的费米能级，使能级发生弯曲，从而影响光生载流子的分离、传输和抽取。离子迁移与缺陷关系密切，晶体内部缺陷为离子提供可迁移的路径，本申请实施方式的钙钛矿太阳能电池中，第二空穴传输材料晶体内部缺陷较少，且与第一空穴传输层相比，第二空穴传输层更致密且更稳定，能够阻挡带电卤素离子的进一步迁移，从而提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。
因此，本申请的钙钛矿太阳能电池能够有效减少电子和空穴的复合、提高空穴的抽取和传输效率，使更多的空穴传输至第一电极和第二电极中的其中一者，进而提高钙钛矿太阳能电池的开压及电流，提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率和使用寿命。
在一些实施例中，第一空穴传输材料选自经第一掺杂元素掺杂的氧化镍。氧化镍经第一掺杂元素掺杂后，可以改变第一空穴传输层的光电特性，例如，透明度、能带结 构、功函数、载流子密度、电导率等，从而使第一空穴传输层与吸光层的能级更好地匹配，提升空穴抽取效率，最终提升钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。
在一些实施例中，所述第一掺杂元素包括碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素、卤素元素中的至少一种。选择合适的第一掺杂元素有利于更好地调节第一空穴传输层的能带位置。
作为示例，所述碱金属元素包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种。可选地，所述碱金属元素包括Li、Na、K中的至少一种。
作为示例，所述碱土金属元素包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种。可选地，所述碱土金属元素包括Be、Mg、Ca中的至少一种。进一步地，所述碱土金属元素包括Mg。
作为示例，所述过渡金属元素包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Ta、Pt、Au中的至少一种。可选地，所述过渡金属元素包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mo中的至少一种。进一步地，所述过渡金属元素包括Co、Cu中的至少一种。
作为示例，所述卤素元素包括F、Cl、Br、I中的至少一种。可选地，所述卤素元素包括F、Cl中的至少一种。
第一掺杂元素的形态没有特备的限制，例如可以为原子、分子或离子形态。作为示例，用于形成第一掺杂元素的前驱体包括但不限于碱金属单质、碱土金属单质、过渡金属单质、卤素单质、碱金属卤化物、碱土金属卤化物、过渡金属卤化物中的至少一种。
在一些实施例中，基于所述第一空穴传输材料的总质量，所述第一掺杂元素的质量百分含量≤20％。例如，所述第一掺杂元素的质量百分含量为0％，1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％或以上数值所组成的范围。可选地，所述第一掺杂元素的质量百分含量为1％～20％，2％～20％，3％～20％，4％～20％，5％～20％，1％～15％，2％～15％，3％～15％，4％～15％，5％～15％，1％～10％，2％～10％，3％～10％，4％～10％，1％～5％，2％～5％，3％～5％，或4％～5％。选择合适的掺杂量有利于更好地调节第一空穴传输层的能带位置。第一掺杂元素的质量百分含量过高，有可能破坏氧化镍的晶体结构，造成较大的能带结构偏差，影响第一空穴传输层的空穴抽取和传输能力。
上述第一掺杂元素种类及其含量可根据需求进行选择，第一掺杂元素可以为一种，也可以为多种的组合。
在一些实施例中，第二空穴传输层22的第二空穴传输材料包括经第二掺杂元素掺杂或未掺杂的下述材料中的至少一种：MoO 3、CuO、Cu 2O、CuI、NiMgLiO、CuGaO 2、CuGrO 2、及CoO。这些空穴传输材料能更好地能隔绝水氧，抑制水氧对第一空穴传输材料(例如，PTAA、氧化镍)的腐蚀，提升空穴传输效率。这些空穴传输材料的过渡金属阳离子与镍离子半径接近，能更好地扩散进入氧化镍浅表面，起到补充相关电荷损失及空位、钝化氧化镍表面、以及隔绝水氧的效果。
可选地，第二空穴传输层22的第二空穴传输材料包括经第二掺杂元素掺杂或未掺杂的下述材料中的至少一种：MoO 3、CuI、及NiMgLiO。
在一些实施例中，第二空穴传输材料经第二掺杂元素掺杂。通过对第二空穴传输 材料进行掺杂，能够调节第二空穴传输层的能带位置，使第二空穴传输层与第一空穴传输层具有合适的价带顶能级差值以及合适的能级梯度，减少电子和空穴的复合、提高空穴的抽取和传输效率，提高钙钛矿太阳能电池的开压及电流。通过对第二空穴传输材料进行掺杂，还能提高其导电性能。
在一些实施例中，所述第二掺杂元素包括碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素、贫金属元素、类金属元素、卤素元素、非金属元素、离子液体、羧酸、磷酸、碳衍生物、自组装单分子、聚合物中的至少一种。选择合适的第二掺杂元素有利于更好地调节第二空穴传输层的能带位置。
作为示例，所述碱金属元素包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种。可选地，所述碱金属元素包括Li、Na、K中的至少一种。
作为示例，所述碱土金属元素包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种。可选地，所述碱土金属元素包括Be、Mg、Ca中的至少一种。进一步地，所述碱土金属元素包括Mg。
作为示例，所述过渡金属元素包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Ta、Pt、Au中的至少一种。可选地，所述过渡金属元素包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo中的至少一种。进一步地，所述过渡金属元素包括Co、Cu中的至少一种。
作为示例，所述贫金属元素包括Al、Ga、In、Sn、Tl、Pb、Bi中的至少一种。可选地，所述贫金属元素包括Al、Ga中的至少一种。进一步地，所述贫金属元素包括Al。
作为示例，所述类金属元素包括B、Si、Ge、As、Sb、Te中的至少一种。可选地，所述类金属元素包括B、Sb中的至少一种。进一步地，所述类金属元素包括B。
作为示例，所述卤素元素包括F、Cl、Br、I中的至少一种。可选地，所述卤素元素包括F、Cl中的至少一种。
作为示例，所述非金属元素包括P、S、Se中的至少一种。可选地，所述非金属元素包括P。
作为示例，所述离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(1-Butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate，BMIMBF 4)、NH 4Cl、(NH 4) 2S、四甲基氢氧化铵水溶液(Tetramethylammonium hydroxide aqueous solution，TMAH)、三氟乙醇(Trifluoroethanol)中的至少一种。可选地，所述离子液体包括BMIMBF 4、NH 4Cl中的至少一种。进一步地，所述离子液体包括NH 4Cl。
作为示例，所述羧酸包括乙二胺四乙酸(Ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA)、二乙烯三胺五乙酸(Diethylenetriaminepentaacetic acid，DTPA)、4-咪唑乙酸盐酸盐(ImAcHCl)、醋酸中的至少一种。可选地，所述羧酸包括EDTA。
作为示例，所述碳衍生物包括碳量子点、碳纳米管、石墨烯、C 60、g-C 3N 4、C 9、NPC 60-OH、DPC 60中的至少一种。可选地，所述碳衍生物包括碳量子点。
作为示例，所述自组装单分子包括2-苯乙胺氢碘酸盐(2-Phenylethylamine Hydroiodide，PEAI)、N,N-二乙基苯胺(N,N-Diethylaniline，DEA)、9,9-双(4-氨基苯基)芴(9,9-Bis(4-aminophenyl)fluorene，FDA)、4-吡啶羧酸、多巴胺(Dopamine)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(3-Aminopropyltriethoxysilane，APTES)、甘氨酸(Glycine)中的至 少一种。可选地，所述自组装单分子包括PEAI、DEA、FDA、Dopamine中的至少一种。进一步地，所述自组装单分子包括PEAI。
作为示例，所述聚合物包括聚苯乙烯(PS)、聚乙烯亚胺(PEIE)、聚环氧乙烷(PEO)、三(N,N-四亚甲基)磷酰胺(TPPO)中的至少一种。可选地，所述聚合物包括PEIE。
第二掺杂元素的形态没有特备的限制，例如可以为原子、分子或离子形态。作为示例，用于形成第二掺杂元素的前驱体包括但不限于碱金属单质、碱土金属单质、过渡金属单质、贫金属单质、类金属单质、卤素单质、非金属单质、离子液体、羧酸、磷酸、碳衍生物、自组装单分子、聚合物、碱金属卤化物、碱土金属卤化物、过渡金属卤化物、贫金属卤化物、类金属卤化物中的至少一种。
在一些实施例中，基于所述第二空穴传输材料的总质量，所述第二掺杂元素的质量百分含量≤30％。例如，所述第二掺杂元素的质量百分含量为0％，1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％，21％，22％，23％，24％，25％，26％，27％，28％，29％，30％或以上数值所组成的范围。可选地，所述第二掺杂元素的质量百分含量为1％～30％，2％～30％，3％～30％，4％～30％，5％～30％，1％～25％，2％～25％，3％～25％，4％～25％，5％～25％，1％～20％，2％～20％，3％～20％，4％～20％，5％～20％，1％～15％，2％～15％，3％～15％，4％～15％，5％～15％，1％～10％，2％～10％，3％～10％，4％～10％，1％～5％，2％～5％，3％～5％，或4％～5％。选择合适的掺杂量有利于更好地调节第二空穴传输层的能带位置，使第二空穴传输层与第一空穴传输层具有合适的价带顶能级差值以及合适的能级梯度，减少电子和空穴的复合、提高空穴的抽取和传输效率。第二掺杂元素的质量百分含量过高，有可能破坏第二空穴传输材料的晶体结构，造成较大的能带结构偏差，影响第二空穴传输层的性能。
上述第二掺杂元素种类及其含量可根据需求进行选择，第二掺杂元素可以为一种，也可以为多种的组合。
在一些实施例中，第二空穴传输层22与第一空穴传输层21价带顶能级的差值ΔVBM1为-1.0eV～1.0eV。钙钛矿太阳能电池中，空穴的高效传输有赖于吸光层/空穴传输层之间良好的能级匹配。本申请实施方式的钙钛矿太阳能电池中，空穴传输层整体而言具有合适的的能级梯度，第二空穴传输层与第一空穴传输层价带顶能级的差值ΔVBM1为-1.0eV～1.0eV。当第二空穴传输层与第一空穴传输层具有合适的价带顶能级差值时，能够有效减少电子和空穴的复合、提高空穴的抽取和传输效率，使更多的空穴传输至第一电极和第二电极中的其中一者，进而提高钙钛矿太阳能电池的开压及电流，提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率和使用寿命。第二空穴传输层与第一空穴传输层价带顶能级的差值过大时，会引起过多的空穴在能级间的跃迁能量损失，例如，在一些情况下可能会产生多余声子，损耗电荷能的同时还对钙钛矿太阳能电池的热稳定性产生影响。
在一些实施例中，第二空穴传输层22与第一空穴传输层21价带顶能级的差值ΔVBM1为-0.8eV～0.8eV，-0.7eV～0.7eV，-0.6eV～0.6eV，-0.5eV～0.5eV，-0.4eV～0.4eV，或-0.3eV～0.3eV。第二空穴传输层与第一空穴传输层价带顶能级差值更小，有利于进一步减少电子和空穴的复合、提高空穴的传输效率、并降低能量损失。
在一些实施例中，第一空穴传输层21与吸光层3的价带顶能级的差值ΔVBM2为-1.0eV～1.0eV。可选地，第一空穴传输层21与吸光层3的价带顶能级的差值ΔVBM2为-0.8eV～0.8eV，-0.7eV～0.7eV，-0.6eV～0.6eV，-0.5eV～0.5eV，-0.4eV～0.4eV，或-0.3eV～0.3eV。第一空穴传输层与吸光层的价带顶能级的差值在合适的范围内有利于第一空穴传输层更高效地抽取吸光层中的空穴。
在一些实施例中，第二空穴传输层22与吸光层3的导带顶能级的差值≥0.5eV。第二空穴传输层与吸光层的导带顶能级的差值在合适的范围内，能够阻挡电子传输并减少电子和空穴的复合。
在一些实施例中，第一空穴传输层21与吸光层3的导带顶能级的差值≥0.5eV。第一空穴传输层与吸光层的导带顶能级的差值在合适的范围内，能够阻挡电子传输并减少电子和空穴的复合。
在一些实施例中，第二空穴传输层22的费米能级与价带顶能级的差值≤1.5eV。第二空穴传输层的费米能级与价带顶能级的差值较小，能保证第二空穴传输层具有更好的P型半导体特性，有利于提升空穴的传输能力。
在一些实施例中，第一空穴传输层21的费米能级与价带顶能级的差值为≤1.5eV。第一空穴传输层的费米能级与价带顶能级的差值较小，能保证第一空穴传输层具有更好的P型半导体特性，有利于提升空穴的抽取和传输能力。
在一些实施例中，第二空穴传输层22的带隙≥1.5eV。较大带隙的第二空穴传输层能够更好地过滤紫外光，降低紫外光对吸光材料(例如，钙钛矿材料)的伤害。
第一空穴传输层21的厚度不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施例中，第一空穴传输层21的厚度为5nm～1000nm。可选地，第一空穴传输层21的厚度为10nm～200nm。
第二空穴传输层22的厚度不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施例中，第二空穴传输层22的厚度为1nm～300nm。可选地，第二空穴传输层22的厚度为1nm～100nm。
在一些实施例中，第一空穴传输层21的厚度与第二空穴传输层22的厚度之比为1:1～10:1。可选地，第一空穴传输层21的厚度与第二空穴传输层22的厚度之比为1.5:1～10:1，2:1～10:1，3:1～10:1，4:1～10:1，或5:1～10:1。与第一空穴传输层相比，第二空穴传输层更薄，成膜更致密且更稳定，从而有利于提升空穴的传输速率。
在一些实施例中，吸光层3包括钙钛矿材料。钙钛矿材料作为本征半导体材料既可以传输电子也可以传输空穴，因此，其在钙钛矿太阳能电池中既可以充当吸光层，也可以充当电子或空穴传输层。
钙钛矿材料的种类不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施例中，钙钛矿材料可包括无机卤化物钙钛矿材料、有机卤化物钙钛矿材料、有机-无机杂化卤化物钙钛矿材料中的一种或几种。钙钛矿材料的分子式可为ABX 3，A表示无机阳离子、有机阳离子、或有机无机混合阳离子，B表示无机阳离子、有机阳离子、或有机无机混合阳离子，X表示无机阴离子、有机阴离子、或有机无机混合阴离子。
作为示例，A选自CH 3NH 3 +(MA +)、CH(NH 2) 2 +(FA +)、Li +、Na +、K +、Rb +、Cs +中的一种或几种。可选地，A选自CH 3NH 3 +、CH(NH 2) 2 +、Cs +中的一种或几种，
作为示例，B选自Pb 2+、Sn 2+、Be 2+、Mg 2+、Ca 2+、Sr 2+、Ba 2+、Zn 2+、Ge 2+、Fe 2+、Co 2+、Ni 2+中的一种或几种。可选地，B选自Pb 2+、Sn 2+中的一种或两种，
作为示例，X选自F -、Cl -、Br -、I -中的一种或几种。可选地，X选自Cl -、Br -、I -中的一种或几种。
在一些实施例中，钙钛矿材料包括但不限于CH 3NH 3PbI 3(MAPbI 3)、CH(NH 2) 2PbI 3(FAPbI 3)、CsPbI 3，CsPbI 2Br、CsPbIBr 2中的一种或几种。
在一些实施例中，吸光层3的厚度为50nm～2000nm。
在一些实施例中，第一电极1的材料不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。例如，第一电极1的材料为有机导电材料、无机导电材料、或有机无机混合导电材料。
在一些实施例中，第二电极5的材料不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。例如，第二电极5的材料为有机导电材料、无机导电材料、或有机无机混合导电材料。
在一些实施例中，第一电极1、第二电极5中有一个为透明电极。在一些实施例中，第一电极1、第二电极5均为透明电极。可选地，所述透明电极为FTO(掺氟二氧化锡，SnO 2:F)电极、ITO(掺铟二氧化锡，SnO 2:In 2O 3)电极、AZO(掺铝氧化锌)电极、BZO(掺硼氧化锌)电极、或IZO(铟锌氧化物)电极。可选地，所述透明电极为FTO电极、或ITO电极。
在一些实施例中，第一电极1、第二电极5中有一个为金属电极、或导电碳电极。可选地，所述金属电极选自金电极、银电极、铝电极、铜电极中的一种或几种。
在一些实施例中，第一电极1的厚度不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。例如，为50nm～1000nm。
在一些实施例中，第二电极5的厚度不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。例如，为10nm～500nm。
如图1和图2所示，在一些实施例中，钙钛矿太阳能电池还包括电子传输层4。电子传输层4位于吸光层3与第二电极5或第一电极1之间，并且吸光层3位于第一空穴传输层21与电子传输层4之间。电子传输层可以降低电极和吸光层之间的势垒，促进电子的传输，同时有效阻挡空穴，抑制电子和空穴复合。
在一些实施例中，电子传输层4的厚度不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。例如，为20nm～300nm。
在一些实施例中，电子传输层4的电子传输材料不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。例如，电子传输材料选自有机电子传输材料、无机电子传输材料、或有机无机杂化电子传输材料。
作为示例，电子传输材料选自以下材料中的至少一种：酰亚胺化合物、醌类化合物、富勒烯及其衍生物、2,2',7,7'-四(N,N-对甲氧苯胺基)-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)、甲氧基三苯胺-氟代甲脒(OMeTPA-FA)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、聚3-已基噻吩(P3HT)、三蝶烯为核的三苯胺(H101)、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺(EDOT-OMeTPA)、N-(4-苯胺)咔唑-螺双芴(CzPAF-SBF)、聚噻吩、金属氧化物(金属元素选自Mg、Ni、Cd、Zn、In、Pb、Mo、W、Sb、Bi、Cu、Hg、Ti、Ag、Mn、Fe、V、Sn、Zr、Sr、Ga、或者Cr)、氧化硅(SiO 2)、钛酸锶(SrTiO 3)、钛酸钙(CaTiO 3)、氟化锂(LiF)、氟化钙(CaF 2)、硫氰酸亚铜 (CuSCN)。
可选地，电子传输材料选自富勒烯及其衍生物中的一种或几种。例如，所述电子传输材料选自PC 60BM、PC 70BM中的一种或几种。富勒烯及其衍生物的导带底能级与吸光层的导带底能级能更好地匹配，从而促进电子的抽取和传输。
在一些实施例中，所述钙钛矿太阳能电池包括依次设置的第一电极1、第二空穴传输层22、第一空穴传输层21、吸光层3、电子传输层4、第二电极5。第二空穴传输层22与第一空穴传输层21价带顶能级的差值ΔVBM1为-1.0eV～1.0eV，第一空穴传输层21的第一空穴传输材料选自PTAA、经第一掺杂元素掺杂或未掺杂的氧化镍中的一种，第二空穴传输层22的第二空穴传输材料包括经第二掺杂元素掺杂或未掺杂的下述材料中的至少一种：MoO 3、CuI、及NiMgLiO。
在一些实施例中，所述钙钛矿太阳能电池包括依次设置的第一电极1、电子传输层4、吸光层3、第一空穴传输层21、第二空穴传输层22、第二电极5。第二空穴传输层22与第一空穴传输层21价带顶能级的差值ΔVBM1为-1.0eV～1.0eV，第一空穴传输层21的第一空穴传输材料选自PTAA、经第一掺杂元素掺杂或未掺杂的氧化镍中的一种，第二空穴传输层22的第二空穴传输材料包括经第二掺杂元素掺杂或未掺杂的下述材料中的至少一种：MoO 3、CuI、及NiMgLiO。
本申请实施方式第一方面的钙钛矿太阳能电池不限于上述结构，还可包含其他功能层。例如，在一些实施例中，所述钙钛矿太阳能电池还包含位于吸光层与电子传输层之间的空穴阻挡层。在一些实施例中，所述钙钛矿太阳能电池还包含用于修饰第一电极或第二电极的电极修饰层，所述电极修饰层能够减少吸光层与第一电极或第二电极之间的能级势垒，起到传输空穴阻挡电子或者传输电子阻挡空穴的作用。
钙钛矿太阳能电池可按照本领域已知的方法制备。一个示例性制备方法包括步骤：制备第一电极，在第一电极上形成第二空穴传输层，在第二空穴传输层上形成第一空穴传输层，在第一空穴传输层上形成吸光层，在吸光层上形成电子传输层，以及在电子传输层上形成第二电极。另一示例性制备方法包括：制备第一电极，在第一电极上形成电子传输层，在电子传输层上形成吸光层，在吸光层上形成第一空穴传输层，在第一空穴传输层上形成第二空穴传输层，以及在第二空穴传输层上形成第二电极。
上述各膜层的成膜方法不受具体的限制，可采用本领域已知的成膜方法，例如，化学浴沉积法、化学气相沉积法、电化学沉积法、物理外延生长法、热蒸镀法、原子层沉积法、前驱液狭缝涂布法、前驱液刮涂法、溶胶凝胶法、磁控溅射法、脉冲激光沉积法等。
各膜层的能带分布可通过X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外光电子能谱仪(UPS)测定。
本申请实施方式第一方面的钙钛矿太阳能电池可以作为单结钙钛矿太阳能电池单独使用，也可以与钙钛矿型或其他类型的太阳能电池制成叠层太阳能电池，例如钙钛矿-钙钛矿叠层太阳能电池、或钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池。
光伏组件
本申请实施方式的第二方面还提供一种光伏组件，所述光伏组件包括本申请实施方式第一方面的钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池可以经串并联和封装等工序 后用作所述光伏组件的电源。
在一些实施例中，所述光伏组件包括本申请实施方式第一方面的单结钙钛矿太阳能电池、钙钛矿-钙钛矿叠层太阳能电池、或钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
制备ITO电极：
取一组规格为2.0cm×2.0cm的覆盖有ITO的玻璃基底，表面依次用丙酮和异丙醇分别清洗2次，之后浸入去离子水中超声处理10min再在鼓风干燥箱中干燥后，放置在手套箱中(N 2氛围)。
制备第二空穴传输层：
在浓度为0.08mol/L的CuI氯苯溶液中加入KCl制备成前驱体溶液，其中KCl的浓度为3g/L，以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂前驱体溶液，之后在恒温热台上以300℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层：
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为3wt％的NiO x纳米胶体水溶液，之后在恒温热台上以300℃加热60min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：
以3000rpm～4500rpm的速度在所得到的第一空穴传输层上旋涂浓度为1.5mol/L的MAPbI 3二甲基甲酰胺溶液，之后在恒温热台上以100℃加热30min，冷却至室温后，得到厚度为800nm的吸光层。
制备电子传输层：
以800rpm～1500rpm的速度在所得到的吸光层上旋涂浓度为20mg/mL的PC 60BM氯苯溶液，之后在恒温热台上以100℃加热10min，得到厚度为60nm的电子传输层。
制备Ag电极：
将前述样品放入真空镀膜机，在5×10 -4Pa的真空条件下在所得到的电子传输层表面蒸镀厚度为100nm的Ag电极。
实施例1最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/掺杂CuI/NiO x/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
实施例2
制备ITO电极：同实施例1。
制备第二空穴传输层：
在浓度为0.08mol/L的CuI水溶液中加入KI制备成前驱体溶液，其中KI的浓度为3g/L，以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂前驱体溶液，之后在恒 温热台上以300℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为2mg/mL的PTAA甲苯溶液，之后在恒温热台上以100℃加热10min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
实施例2最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/掺杂CuI/PTAA/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
实施例3
制备ITO电极：同实施例1。
制备第二空穴传输层
在浓度为0.08mol/L的MoO 3氯苯溶液中加入KCl制备成前驱体溶液，其中KCl的浓度为3g/L，以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂前驱体溶液，之后在恒温热台上以300℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为3wt％的NiO x纳米胶体水溶液，之后在恒温热台上以300℃加热60min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
实施例3最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/掺杂MoO 3/NiO x/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
实施例4
制备ITO电极：同实施例1。
制备第二空穴传输层：
在浓度为0.08mol/L的MoO 3胶体水溶液中加入KCl制备成前驱体溶液，其中KCl的浓度为3g/L，以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂前驱体溶液，之后在恒温热台上以300℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为2mg/mL的PTAA甲苯溶液，之后在恒温热台上以100℃加热10min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
实施例4最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/掺杂 MoO 3/PTAA/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
实施例5
制备ITO电极：同实施例1。
制备第二空穴传输层
在浓度为0.08mol/L的NiMgLiO氯苯溶液中加入KCl制备成前驱体溶液，其中KCl的浓度为3g/L，以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂前驱体溶液，之后在恒温热台上以300℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为3wt％的NiO x纳米胶体水溶液，之后在恒温热台上以300℃加热60min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
实施例5最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/掺杂NiMgLiO/NiO x/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
实施例6
制备ITO电极：同实施例1。
制备第二空穴传输层：
在浓度为0.08mol/L的NiMgLiO胶体水溶液中加入KCl制备成前驱体溶液，其中KCl的浓度为3g/L，以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂前驱体溶液，之后在恒温热台上以300℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层：
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为2mg/mL的PTAA甲苯溶液，之后在恒温热台上以100℃加热10min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
实施例6最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/掺杂NiMgLiO/PTAA/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
实施例7
制备ITO电极：同实施例1。
制备第二空穴传输层：
在浓度为0.08mol/L的MoO 3胶体水溶液中加入碳酸锂制备成前驱体溶液，其中碳酸锂的浓度为10％，以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂前驱体溶液，之后在恒温热台上以300℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层：
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为2mg/mL的 PTAA甲苯溶液，之后在恒温热台上以100℃加热10min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
实施例7最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/掺杂MoO 3/PTAA/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
实施例8
制备ITO电极：同实施例1。
制备第二空穴传输层：
在浓度为0.08mol/L的MoO 3胶体水溶液中加入碳酸锂制备成前驱体溶液，其中碳酸锂的浓度为6％，以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂前驱体溶液，之后在恒温热台上以300℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层：
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为3wt％的NiO x纳米胶体水溶液，之后在恒温热台上以300℃加热60min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
实施例8最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/掺杂MoO 3/NiO x/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
实施例9
制备ITO电极：同实施例1。
制备第二空穴传输层：
在浓度为0.08mol/L的Cu 2O胶体水溶液中加入CoCl 2制备成前驱体溶液，其中CoCl 2的浓度为10％，以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂前驱体溶液，之后在恒温热台上以300℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层：
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为2mg/mL的PTAA甲苯溶液，之后在恒温热台上以100℃加热10min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
实施例9最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/掺杂Cu 2O/PTAA/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
实施例10
制备ITO电极：同实施例1。
制备第二空穴传输层：
在浓度为0.08mol/L的Cu 2O胶体水溶液中加入CoCl 2制备成前驱体溶液，其中CoCl 2的浓度为20％，以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂前驱体溶液，之后在恒温热台上以300℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层：
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为3wt％的NiO x纳米胶体水溶液，之后在恒温热台上以300℃加热60min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
实施例10最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/掺杂Cu 2O/NiO x/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
对比例1
制备ITO电极：同实施例1。
制备空穴传输层
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂浓度为6wt％的NiO x-CuI混合氯苯溶液，其中氧化镍和CuI的质量比为1:1，之后在恒温热台上以300℃加热60min，得到厚度为25nm的空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
对比例1最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/NiO x+CuI/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
对比例2
制备ITO电极：同实施例1。
制备空穴传输层：
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂浓度为2mg/mL的PTAA-CuI混合氯苯溶液，其中PTAA和CuI的质量比为1:1，之后在恒温热台上以100℃加热15min，得到厚度为25nm的空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
对比例2最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/PTAA+CuI/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
对比例3
制备ITO电极：同实施例1。
制备第二空穴传输层：
以5000rpm～6500rpm的速度在所得到的ITO玻璃基底上旋涂三(异丙氧基)氧化钒异丙醇溶液，之后在恒温热台上以120℃加热15min，得到厚度为10nm的第二空穴传输层。
制备第一空穴传输层：
以4000rpm～6000rpm的速度在所得到的第二空穴传输层上旋涂浓度为3wt％的NiO x纳米胶体水溶液，之后在恒温热台上以300℃加热60min，得到厚度为15nm的第一空穴传输层。
制备吸光层：同实施例1。
制备电子传输层：同实施例1。
制备Ag电极：同实施例1。
对比例3最终制得的钙钛矿太阳能电池结构为ITO/V 2O 5/NiO x/MAPbI 3/PC 60BM/Ag。
测试部分
在常温、常压下，使用型号为Escalab 250Xi(来自Thermo Scientific)的X射线光电子能谱仪(XPS)测试所得到的空穴传输层和吸光层的能带分布，结果如表1所示。
表2给出了实施例1-10和对比例1-3制备的钙钛矿太阳能电池在标准模拟太阳光照射(AM1.5G)下的开路电压Voc、短路电流密度Jsc、填充因子(Fill Factor)以及功率转换效率(Efficiency)的测试结果。
表1
表2
序号 Voc(V) Jsc(mA/cm 2) Fill Factor(％) Efficiency(％)
实施例1 1.15 23.6 75.5 20.5
实施例2 1.13 23.4 75.6 20.0
实施例3 1.14 23.5 75.8 20.3
实施例4 1.08 23.2 75.8 19.0
实施例5 1.12 23.4 75.5 19.8
实施例6 1.10 23.4 75.8 19.5
实施例7 1.02 20.7 70.5 14.9
实施例8 1.05 20.4 72.3 15.5
实施例9 1.06 20.8 72.5 16.0
实施例10 1.04 20.5 71.2 15.2
对比例1 0.95 20.0 57.9 11.0
对比例2 0.93 19.0 59.4 10.5
对比例3 0.98 19.8 58.1 11.3
从表2的测试结果可以看出，与对比例1和对比例2相比，实施例1-10制备的钙钛矿太阳能电池具有更高的开路电压Voc、短路电流密度Jsc、填充因子以及功率转换效率。
从表2的测试结果还可以看出，对比文件3使用V 2O 5作为第二空穴传输材料，但是制备的钙钛矿太阳能电池的性能较实施例1-10差。可能的原因在于，常温下V 2O 5微溶于水，具有一定的吸湿性；另外，V 2O 5为强氧化剂，在未封装的情况下极易被环境中的还原剂反应消耗而形成粉末或介孔状态，从而向钙钛矿太阳能电池中额外引入环境中的水氧，因此不能很好地隔绝水氧。此外，V 2O 5与氧化镍的晶格匹配度也不理想，对第一空穴传输层的保护和钝化作用较差，因此，第一空穴传输层和第二空穴传输层之间界面阻抗和缺陷密度较高，影响了对空穴的抽取和传输。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

  1. 一种钙钛矿太阳能电池，包括：
    第一电极；
    第二电极；以及
    位于第一电极与第二电极之间的吸光层，
    其中，
    所述钙钛矿太阳能电池还包括第一空穴传输层和第二空穴传输层，所述第一空穴传输层位于所述第二空穴传输层与所述吸光层之间，其中，所述第二空穴传输层位于所述第一电极与所述吸光层之间，或所述第二空穴传输层位于所述第二电极与所述吸光层之间，
    所述第一空穴传输层的第一空穴传输材料选自PTAA、经第一掺杂元素掺杂或未掺杂的氧化镍中的一种，
    所述第二空穴传输层的第二空穴传输材料包括能隔绝水氧的P型过渡金属氧化物半导体材料、P型过渡金属卤化物半导体材料中的至少一种。
  2. 根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，所述第二空穴传输层与第一空穴传输层价带顶能级的差值ΔVBM1为-1.0eV～1.0eV，可选地为-0.3eV～0.3eV。
  3. 根据权利要求1或2所述的钙钛矿太阳能电池，所述第一掺杂元素包括碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素、卤素元素中的至少一种，
    可选地，所述碱金属元素包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种，
    可选地，所述碱土金属元素包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种，
    可选地，所述过渡金属元素包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Ta、Pt、Au中的至少一种，
    可选地，所述卤素元素包括F、Cl、Br、I中的至少一种。
  4. 根据权利要求1-3中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，基于所述第一空穴传输材料的总质量，所述第一掺杂元素的质量百分含量≤20％，可选地为5％～15％。
  5. 根据权利要求1-4中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，所述第二空穴传输材料包括经第二掺杂元素掺杂或未掺杂的下述材料中的至少一种：MoO 3、CuO、Cu 2O、CuI、NiMgLiO、CuGaO 2、CuGrO 2、及CoO。
  6. 根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其中，所述第二掺杂元素包括碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素、贫金属元素、类金属元素、卤素元素、非金属元素、离子液体、羧酸、磷酸、碳衍生物、自组装单分子、聚合物中的至少一种，
    可选地，所述碱金属元素包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种，
    可选地，所述碱土金属元素包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种，
    可选地，所述过渡金属元素包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Ta、Pt、Au中的至少一种，
    可选地，所述贫金属元素包括Al、Ga、In、Sn、Tl、Pb、Bi中的至少一种，
    可选地，所述类金属元素包括B、Si、Ge、As、Sb、Te中的至少一种，
    可选地，所述卤素元素包括F、Cl、Br、I中的至少一种，
    可选地，所述非金属元素包括P、S、Se中的至少一种，
    可选地，所述离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、NH 4Cl、(NH 4) 2S、四甲基氢氧化铵水溶液、三氟乙醇中的至少一种，
    可选地，所述羧酸包括乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、4-咪唑乙酸盐酸盐、醋酸中的至少一种，
    可选地，所述碳衍生物包括碳量子点、碳纳米管、石墨烯、C 60、g-C 3N 4、C 9、NPC 60-OH、DPC 60中的至少一种，
    可选地，所述自组装单分子包括2-苯乙胺氢碘酸盐、N,N-二乙基苯胺、9,9-双(4-氨基苯基)芴、4-吡啶羧酸、多巴胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、甘氨酸中的至少一种，
    可选地，所述聚合物包括苯乙烯、聚乙烯亚胺、聚环氧乙烷、三(N,N-四亚甲基)磷酰胺中的至少一种。
  7. 根据权利要求5或6所述的钙钛矿太阳能电池，其中，基于所述第二空穴传输材料的总质量，所述第二掺杂元素的质量百分含量≤30％，可选地为5％～25％。
  8. 根据权利要求1-7中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，所述第一空穴传输层与所述吸光层的价带顶能级的差值ΔVBM2为-1.0eV～1.0eV，可选地为-0.3eV～0.3eV。
  9. 根据权利要求1-8中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，
    所述第二空穴传输层与所述吸光层的导带顶能级的差值≥0.5eV，和/或，
    所述第一空穴传输层与所述吸光层的导带顶能级的差值≥0.5eV。
  10. 根据权利要求1-9中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，
    所述第二空穴传输层的费米能级与价带顶能级的差值≤1.5eV，和/或，
    所述第一空穴传输层的费米能级与价带顶能级的差值≤1.5eV。
  11. 根据权利要求1-10中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，所述第二空穴传输层的带隙≥1.5eV。
  12. 根据权利要求1-11中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，
    所述第二空穴传输层的厚度为1nm～300nm，可选地为1nm～100nm，和/或，
    所述第一空穴传输层的厚度为5nm～1000nm，可选地为10nm～200nm，
    可选地，所述第一空穴传输层的厚度与所述第二空穴传输层的厚度之比为1:1～10:1。
  13. 根据权利要求1-12中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，所述吸光层包括钙钛矿材料。
  14. 根据权利要求1-13中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，所述第一电极、所述第二电极中有一个为透明电极，可选地，所述透明电极为FTO电极、或ITO电极。
  15. 根据权利要求1-14中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，所述第一电极、所述第二电极中有一个为金属电极、或导电碳电极，可选地，所述金属电极选自金电极、银电极、铝电极、铜电极中的一种或几种。
  16. 根据权利要求1-15中任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其中，所述钙钛矿太阳能电池还包括电子传输层，所述电子传输层位于所述吸光层与所述第二电极或所述第一电极之间，并且所述吸光层位于第一空穴传输层与所述电子传输层之间。
  17. 一种光伏组件，包括根据权利要求1-16中任一项所述的钙钛矿太阳能电池。
CN202180094972.XA 2021-12-03 2021-12-03 钙钛矿太阳能电池、光伏组件 Pending CN116965169A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/135304 WO2023097646A1 (zh) 2021-12-03 2021-12-03 钙钛矿太阳能电池、光伏组件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116965169A true CN116965169A (zh) 2023-10-27

Family

ID=86611332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180094972.XA Pending CN116965169A (zh) 2021-12-03 2021-12-03 钙钛矿太阳能电池、光伏组件

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230284467A1 (zh)
EP (1) EP4271159A4 (zh)
CN (1) CN116965169A (zh)
WO (1) WO2023097646A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712151C1 (ru) * 2019-06-19 2020-01-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Способ получения полупроводниковой пленки на основе органо-неорганических комплексных галогенидов с перовскитоподобной структурой

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105405973A (zh) * 2015-10-30 2016-03-16 华中科技大学 基于钙钛矿类吸光材料的介观太阳能电池及其制备方法
JP7068935B2 (ja) * 2017-06-30 2022-05-17 パナソニックホールディングス株式会社 太陽電池
US20220140169A1 (en) * 2019-02-26 2022-05-05 Kyocera Corporation Solar cell element and method for manufacturing solar cell element
KR102197017B1 (ko) * 2019-05-30 2020-12-30 국민대학교산학협력단 장기안정성이 향상된 페로브스카이트 태양전지용 정공 수송 물질의 제조방법, 이에 의하여 제조된 페로브스카이트 태양전지용 정공 수송 물질 및 이를 포함하는 페로브스카이트 태양전지
CN111446369B (zh) * 2020-03-13 2021-09-07 成都信息工程大学 钙钛矿光伏电池器件及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230284467A1 (en) 2023-09-07
EP4271159A4 (en) 2024-04-24
WO2023097646A1 (zh) 2023-06-08
EP4271159A1 (en) 2023-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10784388B2 (en) Photovoltaic devices with depleted heterojunctions and shell-passivated nanoparticles
EP2577746B1 (en) Photovoltaic devices with multiple junctions separated by a graded recombination layer
Liu et al. Solution‐processed high‐quality Cu2O thin films as hole transport layers for pushing the conversion efficiency limit of Cu2O/Si heterojunction solar cells
US20230363183A1 (en) Manufacturing method for perovskite solar cell and perovskite solar cell manufactured by the same method
US10229952B2 (en) Photovoltaic cell and a method of forming a photovoltaic cell
Islam et al. Recent progress and future prospects for light management of all‐perovskite tandem solar cells
Wang et al. Dopant‐free passivating contacts for crystalline silicon solar cells: Progress and prospects
EP4354518A1 (en) Heterojunction cell and method for preparing same
CN108281553B (zh) 一种聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒、制备方法及其应用
CN115955848A (zh) 钙钛矿电池、光伏组件、光伏发电系统及用电设备
US20230284467A1 (en) Perovskite solar battery and photovoltaic assembly
CN113097388B (zh) 一种基于复合电子传输层的钙钛矿电池及其制备方法
CN116918481A (zh) 钙钛矿电池、其制备方法、以及包含其的光伏组件
CN115942842A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN114824091A (zh) 一种PEDOT:PSS/Nafion复合薄膜及其砷化镓基异质结太阳电池和制备方法
Liu et al. Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cell using Potassium Fluoroborate Doped PEDOT: PSS
CN116209289B (zh) 叠层太阳能电池及其制备方法和用电装置
US11798704B2 (en) Perovskite radiovoltaic-photovoltaic battery
WO2023142624A1 (zh) 钙钛矿太阳能电池、薄膜复合电极及制备方法、发电装置、用电装置
CN114702066B (zh) 一种改性二氧化钛纳米颗粒、其制备方法及钙钛矿太阳能电池
KR20170114853A (ko) 태양전지용 광활성층, 이를 포함하는 태양전지, 및 이들의 제조방법
Liu et al. Interfacial Band Engineering of Highly Efficient PEDOT: PSS/p‐Si/ZnO Heterojunction Solar Cells
CN117242915A (zh) 钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN116669441A (zh) 太阳能电池及其制备方法、光伏组件和光伏装置
CN117202679A (zh) 太阳能电池传输层、混合传输层材料及太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination