CN117202679A - 太阳能电池传输层、混合传输层材料及太阳能电池 - Google Patents

太阳能电池传输层、混合传输层材料及太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池传输层、混合传输层材料及太阳能电池，涉及太阳能电池技术领域，该传输层载流子传输效率高并能对太阳能电池的光吸收层产生很好的钝化效果，能够解决目前光伏器件开路电压和填充因子不能进一步同时优化的问题。所述太阳能电池传输层包括至少两种呈混合状态的传输层材料，其中的第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于其余传输层材料，第二传输层材料的载流子抽取和传输效率大于其余传输层材料。

Description

太阳能电池传输层、混合传输层材料及太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池传输层、混合传输层材料及太阳能电池。
背景技术
钙钛矿太阳能电池由于其禁带宽度可调，可使用溶液法制备，成本低等诸多优点，使得钙钛矿电池不仅是单结太阳能电池的潜在候选者，也是多结太阳能电池的潜在候选者。
钙钛矿太阳电池中，载流子的传输和提取会大大影响电池效率。但目前的载流子传输/提取层材料中有的传输效率高但不能很好的钝化钙钛矿，导致开路电压偏低；有的钝化效果佳，开路电压高，但载流子传输效率相对比较低，导致器件填充因子偏低。因此，亟需一种载流子传输效率高并能很好钝化钙钛矿的传输层。
发明内容
本发明提供的太阳能电池传输层、混合传输层材料及太阳能电池，载流子传输效率高并能对太阳能电池的光吸收层产生很好的钝化效果，能够同时改善目前光伏器件开路电压偏低和填充因子偏低的问题。
第一方面，提供一种太阳能电池传输层，所述传输层至少包括第一传输层材料和第二传输层材料，所述第一传输层材料和第二传输层材料在传输层中呈混合状态，第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于其余传输层材料，第二传输层材料的载流子抽取和传输效率大于其余传输层材料。
作为本发明的一个实施例，所述传输层为空穴传输层时，所述第一传输层材料为聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺(Poly-TPD)，所述第二传输层材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺(PTAA)。
作为本发明的一个实施例，所述传输层为电子传输层时，所述第一传输层材料为[6,6]-苯基C 61丁酸甲酯(PCBM)，所述第二传输层材料为富勒烯(C60)。
作为本发明的一个实施例，所述第一传输层材料与所述第二传输层材料的质量比为7：3～9：1。
作为本发明的一个实施例，所述第一传输层材料与所述第二传输层材料平均的重均分子量不低于8万。
作为本发明的一个实施例，所述传输层为空穴传输层时，所述传输层还掺杂有下述中的一项或多项：有机小分子N4,N4′-二(萘-1-基)-N4,N4′-双(4-乙烯基苯基)联苯-4,4′-二胺(VNPB)，2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌(F4TCNQ)，1,3,4,5,7,8-六氟-四氰二甲基萘醌(F6TCNNQ)和4,4'-双-(咔唑-9-基)联苯(CBP)。
第二方面，还提供一种用于太阳能电池的混合传输层材料，所述混合传输层材料包括至少两种不同传输层材料，且所述至少两种不同传输层材料中的第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于其余传输层材料，第二传输层材料的载流子抽取和传输效率大于其余传输层材料。
作为本发明的一个实施例，所述混合传输层材料由所述第一传输层材料和所述第二传输层材料混合制成，所述第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于所述第二传输层材料，所述第二传输层材料的载流子抽取和传输效率大于所述第一传输层材料。
作为本发明的一个实施例，所述第一传输层材料与所述第二传输层材料的质量比为7：3～9：1。
作为本发明的一个实施例，所述传输层为空穴传输层，所述第一传输层材料为聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺(Poly-TPD)，所述第二传输层材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺(PTAA)；或者，所述传输层为电子传输层时，所述第一传输层材料为[6,6]-苯基C 61丁酸甲酯(PCBM)，所述第二传输层材料为富勒烯(C60)。
第三方面，还提供一种太阳能电池，包括：载流子传输层，所述载流子传输层为上述任一项所述的太阳能电池传输层，或者，采用上述任一项所述的混合传输层材料制成。
作为本发明的一个实施例，所述太阳能电池为钙钛矿太阳能电池，或者为晶硅与钙钛矿的叠层电池，或者为全钙钛矿叠层电池；所述光吸收层为钙钛矿光吸收层。
第四方面，还提供一种太阳能电池制备方法，包括：制备传输层的工序，所述制备传输层的工序包括：采用权利要求上述任一项所述的混合传输层材料制备太阳能电池的传输层。
本发明实施例提供的太阳能电池传输层、混合传输层材料及太阳能电池，所述传输层采用呈混合状态的至少两种传输层材料构成，其中的第一传输层材料选择传输层材料中对光吸收层表面的钝化效果相对较强的，第二传输层材料选择对载流子抽取和传输效率相对较大的，发明人发现：这样的第一传输层材料、第二传输层材料混合后形成的传输层，其器件载流子传输效率高并能对太阳能电池的光吸收层可以产生很好的钝化效果，与单独的第一传输层材料、第二传输层材料相比，混合传输层材料制成的器件性能出乎预期地更好，开路电压和填充因子能同时得到进一步优化。
附图说明
图1为本发明实施例二提供的的钙钛矿电池的结构示意图；
图2(a)为本发明实施例二中提供的实验例和对比例各样品的开路电压箱线图；
图2(b)为图2(a)的标识有中位数数据的局部放大图；
图3(a)为本发明实施例二中提供的实验例和对比例各样品的电流密度的箱线图；
图3(b)为图3(a)的标识有中位数数据的局部放大拼接图；
图4(a)为本发明实施例二中提供的实验例和对比例各样品的转换效率箱线图；
图4(b)为图4(a)的标识有中位数数据的局部放大拼接图；
图5(a)为本发明实施例二中提供的实验例和对比例各样品的填充因子箱线图；
图5(b)为图5(a)的标识有中位数数据的局部放大拼接图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例一
第一方面，本发明实施例提供一种太阳能电池传输层，所述传输层至少包括第一传输层材料和第二传输层材料，所述第一传输层材料和第二传输层材料在传输层中呈混合状态，其中的第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于其余传输层材料，第二传输层材料的载流子抽取和传输效率中的至少一项大于其余传输层材料。
优选地，在一些实施例中，第二传输层材料的载流子抽取效率和传输效率均大于其余传输层材料的对应项。
在另一些实施例中，第二传输层材料的载流子抽取效率和传输效率综合评判来看，大于其余传输层材料的载流子抽取效率和传输效率。综合评判可以以单独做成器件时的电学性能来评定。
在另一些实施例中，第二传输层材料的载流子传输效率大于其余传输层材料的对应项，而对载流子抽取效率不做限定。
在另一些实施例中，第二传输层材料的抽取效率传输效率大于其余传输层材料，而对载流子传输效率不做限定。
在其他这些方案中，均能不同程度地实现本文声称的技术效果。
理想的太阳能电池传输层一般要求材料同时具备多种特性，例如较高的载流子传输速度、对光吸收层具有较强的钝化效果和容易成膜等，但目前的传输层材料在性能上大多不能同时完美匹配。单种传输层材料不能很好的同时完成钝化和选择传输，本申请中在传输层材料中选择对光吸收层表面的钝化效果相对较强的第一传输层材料，再选择载流子抽取能力强，载流子传输效率相对较大的第二传输层材料，然后将第一、第二传输层材料进行混合形成新的传输层。通过对比实验发现：新传输层的载流子传输效率以及对光吸收层的钝化效果出乎意料地并没有因为混合下降或者说下降幅度比预期的要小得多，新传输层同时形成高效的光吸收层界面钝化和载流子选择传输。与单独第一、第二传输层材料制成的光伏器件相比，具有新传输层的光伏器件性能更好，其开路电压和填充因子同时得到进一步优化。
需要说明的是，在本申请中：“第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于其余传输层材料”此处的其余传输层材料，指构成该传输层的至少两种传输层材料中除第一传输层材之外的其余传输层材料；“第二传输层材料的载流子抽取和传输效率大于其余传输层材料”，此处的其余传输层材料，指构成该传输层的至少两种传输层材料中除第二传输层材之外的其余传输层材料。
在本申请中“混合状态”是指由于第一、第二传输层材料混合后涂覆产生的这两种材料在传输层中夹杂分布的状态，本领域技术人员应理解，这种“夹杂分布的状态”并不限于上述的才能实现，因此本实施例对此不做限定。“第一、第二传输层材料混合后涂覆”此处仅为理解“夹杂分布的状态”而引入，不应理解为对本案的限制。
上述的太阳能电池传输层可以是电子传输层或空穴传输层；上述的传输层材料可以是目前已公开或未公开的、适宜作为载流子传输层(电子传输层或者空穴传输层)的材料。示例性地，当上述的传输层为空穴传输层时，第一传输层材料为聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺(以下简称：Poly-TPD)，第二传输层材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺(以下简称：PTAA)，空穴抽取能力强、传输效率高，对太阳能电池的光吸收层钝化效果好，膜层质量也好。示例性地，当上述的传输层为电子传输层时，第一传输层材料可以为[6,6]-苯基C 61丁酸甲酯(以下简称：PCBM)，第二传输层材料为富勒烯(以下简称：C60)，电子传输效率高，膜层致密，对太阳能电池的光吸收层钝化效果好。
再例如，在其他实施例中，提供一种空穴传输层，由CuSCN和CuI混合制成。
通过调控第一传输层材料、第二传输层材料在混合传输层中的比例，可以同时优化传输层的载流子传输效率以及对光吸收层的钝化效果。第一传输层材料、第二传输层材料的质量比为7：3～9：1时，可以同时形成高效的光吸收层界面钝化和载流子选择传输，即，在这个区间，混合传输层表现出两种材料的优势叠加，同时并没有因为材料混合而表现出每种材料中不利的一面。
示例性地，作为本发明的一个具体实施例，第一传输层材料与第二传输层材料分别为Poly-TPD和PTAA，Poly-TPD与PTAA质量比为7：3～9：1，在此配比范围间内，光吸收层可以获得较好的钝化效果，空穴传输层的膜层质量、器件光电参数也比较好。进一步地，第一传输层材料、第二传输层材料的质量比接近9:1时各项参数较好。示例性地，第一传输层材料与第二传输层材料的质量比还可以是：8:1或者9：1。
示例性地，作为本发明的一个实施例，所述第一传输层材料与所述第二传输层材料平均的重均分子量不低于8万。优选地，本实施例的太阳能电池传输层采用具有大分子量(重均分子量比较大的例如大于8万)的至少两种传输层材料混合制成，不仅具有上面描述的载流子传输效率高同时对光吸收层钝化效果好的优势，还容易用湿法工艺在粗糙基底形成超薄膜层，避免因难以形成致密传输层导致的器件并阻偏小以及钝化效果差。在一些实施方式中，第一传输层材料、第二传输层材料的重均分子量均不低于8万。在一些实施方式中，所述第一传输层材料的重均分子量大于8万；所述第二传输层材料的分子量分布范围6～12万。
上述的太阳能电池传输层还可包括除第一传输层材料、第二传输层材料之外的其他传输层材料，用以进一步改善传输层性能。例如，提供一种空穴传输层，由Poly-TPD、PTAA和NiOX混合制成，NiOX用以进一步阻挡进入空穴传输层的电子以及改善成膜性能。由Poly-TPD、PTAA和第三种空穴传输层材料混合制成，第三种空穴传输层材料用以进一步改善传输层的空穴传输或钝化效果，或者进一步改善传输层的其他性能，如调整传输层能带以与相邻层的能级匹配，改善传输层的阻挡电子、杂质扩散能力，改善混合传输层成膜质量或工艺难度等。
对于空穴传输层，不限于PTAA、Poly-TPD的混合，可以有别的材料比如还可以有P3HT(聚-3已基噻吩)；对于电子传输层，不限于PCBM、C60的混合，还可以有ICBA(CAS：1207461-57-1)，bis-PCBM(CAS：1048679-01-1)，C70(高碳富勒烯)，PC70BM([6,6]-苯基C71丁酸甲酯)等。
在其他实施例中，上述的太阳能电池传输层还可掺杂有少量第三种传输层材料或传输层掺杂材料。示例性地，上述由Poly-TPD和PTAA混合制成的空穴传输层中还可掺杂有下述中的一项或多项：有机小分子N4,N4′-二(萘-1-基)-N4,N4′-双(4-乙烯基苯基)联苯-4,4′-二胺(VNPB)，2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌(F4TCNQ)，1,3,4,5,7,8-六氟-四氰二甲基萘醌(F6TCNNQ)和4,4'-双-(咔唑-9-基)联苯(CBP)。
VNPB具有更强的电荷抽取能力，同时可降低了钙钛矿薄膜与空穴传输层界面的缺陷密度。VNPB与钙钛矿的紧密接触可增大缺陷形成能，降低了缺陷态密度，本实施例的空穴传输层掺杂有VNPB，从而有效地减少了载流子在界面处的非辐射复合，同时更有利于空穴的抽取，进而实现光伏性能的提升。
杂化空穴传输材料4,4'-双-(咔唑-9-基)联苯(CBP)掺杂到Poly-TPD和PTAA中，可以调整空穴传输层(HIL)和光吸收层之间的能带对准。与仅基于Poly-TPD且未掺杂CBP的器件相比，通过将CBP掺杂到Poly-TPD和PTAA混合形成的空穴传输层中，可显着提高器件性能。因为CBP掺杂到聚合物中之后，可以平衡空穴传输速率，从而促进载流子从光吸收层注入HTL并提高器件的转换效率。
实施例二
本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，该空穴传输层由呈混合状态的Poly-TPD和PTAA构成。
单独的PTAA作为空穴传输层不能很好的钝化钙钛矿表面，导致开路电压偏低，但是PTAA空穴传输效率高，可以减少串阻并提升填充因子。反之Poly-TPD的空穴传输效率低，导致器件填充因子偏低，但是钝化效果佳，开路电压高。由Poly-TPD和PTAA混合后制成的空穴传输层，其空穴传输效率高并能对太阳能电池的光吸收层产生很好的钝化效果，改善效果超过实验前预期。由呈混合状态的Poly-TPD和PTAA构成的空穴传输层的空穴传输效率以及对光吸收层的钝化效果并没有因为Poly-TPD和PTAA混合下降或者说下降幅度比预期的要小得多。与单独的Poly-TPD或PTAA相比，混合传输层材料制成的器件性能更好，开路电压和填充因子能同时得到进一步优化。
本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，该电池的空穴传输层由呈混合状态的Poly-TPD和PTAA构成。
示例性地，如图1所示，一种钙钛矿太阳能电池自下而上包括：导电玻璃FTO 10，Poly-TPD和PTAA混合制成的空穴传输层11，钙钛矿光吸收层CsFAPb(IBr)3 12，电子传输层C60 13，缓冲层BCP 14和Cu电极层15。与具有Poly-TPD空穴传输层或PTAA空穴传输层的器件相比，本实施例的钙钛矿太阳能电池开路电压和填充因子均得到提升，且多样本实验结果一致性较好。
在其他实施例中，钙钛矿太阳能电池的结构包括层叠设置的导电衬底、空穴传输层、光吸收层、电子传输层和阳级。阴极和空穴传输层之间可以有或者也可以没有其他可以改善钙钛矿太阳能电池的功能层；空穴传输层与光吸收层之间可以有或者也可以没有其他可以改善钙钛矿太阳能电池的功能层；光吸收层与电子传输层之间可以有或者也可以没有其他可以改善钙钛矿太阳能电池的功能层；电子传输层与阳级之间可以有或者也可以没有其他可以改善钙钛矿太阳能电池的功能层。
本实施例还提供一种钙钛矿太阳能电池制备方法，包括空穴传输层的制备工艺，所述空穴传输层的制备工艺包括：将PTAA溶液和Poly-TPD溶液混合，涂覆在衬底上，然后退火得到上述的Poly-TPD和PTAA混合物构成的空穴传输层。
具体地，可在空穴传输层的前驱体溶液中混合PTAA和Poly-TPD，可以达成提升开路电压以及填充因子。
制备实验例
(1)取若干片FTO衬底，依次用洗涤剂、去离子水、丙酮、酒精将FTO衬底洗净，再将FTO衬底在UV臭氧中处理30min；
(2)配置PTAA溶液和Poly-TPD溶液：使用的PTAA试剂的分子量分布范围为6-12万；Poly-TPD试剂的分子量为20万，溶剂为氯苯，配置的PTAA溶液和Poly-TPD溶液中溶质的浓度均为2mg/ml；
将PTAA溶液(2mg/ml，溶剂为氯苯)和Poly-TPD溶液(2mg/ml，溶剂为氯苯)分别按1:9，3：7，1：1，7:3，9:1比例混合，分别得到5个旋涂溶液，再分别以5000rpm的转速分别在上述的衬底上旋转涂覆15s，然后在100℃退火10min。
(3)配制浓度为1.4mol/L的CsFAPb(IBr)3溶液(溶剂为二甲基甲酰胺/二甲基亚砜(4:1，v/v))得到钙钛矿前驱体溶液；在干燥空气手套箱中，分别在步骤(2)所得薄膜上以5000rpm旋涂钙钛矿驱体溶液8s，再使用抽气法，然后在加热板上以120℃退火17min，得到钙钛矿膜；
(4)对步骤(3)得到的薄膜分别进行富勒烯C60蒸镀，得到电子传输层；
(5)对步骤(4)得到的薄膜分别进行BCP蒸镀，得到缓冲层；
(6)在步骤(5)得到的BCP膜上分别蒸镀约100nm Ag作为顶电极，得到钙钛矿太阳电池样品。
制备对比例
对比例与上面实验例的区别仅在步骤(2)不同。
对比例1：在步骤(2)中将PTAA溶液(2mg/ml，溶剂为氯苯)以5000rpm的转速在上述FTO衬底上旋转涂覆15s，然后在100℃退火10min。本对比例中其余步骤与上述实验例相同，得到钙钛矿太阳电池对比样品。
对比例2：在步骤(2)中将Poly-TPD溶液(2mg/ml，溶剂为氯苯)以5000rpm的转速在上述FTO衬底上旋转涂覆15s，然后在100℃退火10min。本对比例中其余步骤与上述实验例相同，得到钙钛矿太阳电池对比样品。
实验测试及分析
对实验例和对比例1、2制得的样品进行IV测试，得到各样品的开路电压、电流密度、转换效率和填充因子，具体如图2-5所示；其中，图2(a)为本发明实施例二中提供的实验例和对比例各样品的开路电压箱线图；图2(b)为图2(a)的标识有中位数数据的局部放大图；图3(a)为本发明实施例二中提供的实验例和对比例各样品的电流密度的箱线图；图3(b)为图3(a)的标识有中位数数据的局部放大拼接图；图4(a)为本发明实施例二中提供的实验例和对比例各样品的转换效率箱线图；图4(b)为图4(a)的标识有中位数数据的局部放大拼接图；图5(a)为本发明实施例二中提供的实验例和对比例各样品的填充因子箱线图；图5(b)为图5(a)的标识有中位数数据的局部放大拼接图。图2-图5中，Poly-TPD简化为TPD，PTAA与TPD的右下方小标表示PTAA与Poly-TPD所占的质量份额。从图2-图5可以看出：
(1)实验例中用湿法在粗糙基底(导电玻璃)表面形成均匀覆盖的超薄空穴传输层(厚度小于20nm)，并同时形成高效的钙钛矿界面钝化和载流子选择传输。如图2(b)所示，空穴传输层在Poly-TPD与PTAA质量比在1：9～9:1范围内，转化效率和开路电压的实验数据都比较好。混合材料传输层对应的器件的开路电压的中位数在1.08963～1.0965，而对比例PTAA的开路电压中位数为1.02155V，Poly-TPD的开路电压中位数为1.08682，显然混合传输层材料的开路电压更高。
(2)与对比例1、2相比，实验例(对应混合材料制成的传输层)中各样品的开路电压、电流密度、转换效率和填充因子的多样品统计数据的一致性较好，比较适合大规模生产，可以大幅提升器件的均一性，可重复性。
(3)Poly-TPD与PTAA质量比为7：3～9：1时，实验例混合传输层对应的器件的开路电压(1.095～1.965)、电流密度(20.8左右)、转换效率(17.243～17.658)和填充因子参数(76.0530～77.1469)较好。
机理分析：在实验例中，Poly-TPD钝化效果佳，在空穴传输层中占多数，构成空穴传输层的骨架，保证了对钝化钙钛矿表面的钝化效果；同时，相对较少的PTAA分布在Poly-TPD分子的间隙，PTAA空穴传输效率高，可以减少空穴传输层串阻并提升填充因子。在实验厚度下(约4～5nm)，在Poly-TPD与PTAA质量比在1：9～9:1范围内，转化效率和开路电压的实验数据都比较好。
实施例三
本实施例提供一种用于太阳能电池的混合传输层材料，混合传输层材料包括至少两种不同传输层材料，且所述的至少两种不同传输层材料中的第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于其余传输层材料，第二传输层材料的载流子抽取和传输效率大于其余传输层材料。
现有太阳能电池的传输层材料，一般单独使用或构成叠层使用，目前并没有公开将两种或多种不同传输层材料相混合来制备太阳能电池传输层的。本申请方案在与光吸收层匹配的传输层材料中选择对光吸收层的钝化效果突出的第一传输层材料与对载流子传输效率改善突出的第二传输层材料，然后将二者混合形成新的传输层材料，采用该材料制备的传输层的载流子传输效率以及对光吸收层的钝化效果出乎意料地并没有因为混合下降或者说下降幅度比预期的要小得多，同时形成高效的光吸收层界面钝化和载流子选择传输的传输层。在与光吸收层匹配的传输层材料中选择某一方面性能突出的第一传输层材料、第二传输层材料，既能保证新传输层具有比较适合光吸收层的性能，又能进一步同时匹配理想传输层的要求，又降低了新材料开发的难度。
与单独的第一传输层材料或第二传输层材料制成的光伏器件相比，混合传输层材料制得的光伏器件性能更好，其开路电压和填充因子能同时得到进一步优化。进一步地，还可再选择其他性能突出的第三传输层材料，与所述的第一、第二传输层材料进行混合制得新的混合传输层材料。
作为本发明的一个实施例，进一步地，所述混合传输层材料中各传输层材料的配比根据设计要求的传输层性能参数进行了优化，得到的混合传输层材料各方面性能更接近理想的传输层材料。
作为本发明的一个实施例，所述混合传输层材料由第一传输层材料和第二传输层材料混合制成，第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于所述第一传输层材料，第二传输层材料的载流子抽取和传输效率大于第二传输层材料。
所述传输层为空穴传输层时，所述第一传输层材料可以为Poly-TPD，所述第二传输层材料可以为PTAA；所述传输层为电子传输层时，所述第一传输层材料为[6,6]-苯基C61丁酸甲酯(PCBM)，所述第二传输层材料为富勒烯(C60)；或者，所述第一传输层材料可以为SnO2，所述第二传输层材料可以为富勒烯C60。
作为本发明的一个实施例，第一传输层材料与第二传输层材料的质量比为7：3～9：1。
作为本发明的一个实施例，第一传输层材料与第二传输层材料的质量比为大于9:1。
作为本发明的一个实施例，第一传输层材料与第二传输层材料均为有机聚合物。作为本发明的一个实施例，第一、第二传输层材料相混合制成的混合传输层材料的平均的分子量大于8万。本实施例的混合传输层材料不仅具有上面描述的载流子传输效率高同时对光吸收层钝化效果好的优势，还容易用湿法工艺在形成超薄膜层，可避免因传输层不连续分布导致的器件短路。
平均来算，分子量大于8万的Poly-TPD与PTAA的混合空穴传输层材料，可在粗糙衬底例如FTO玻璃等导电玻璃，光伏级的晶硅电池(表面有金刚线切痕或者有绒面金字塔表面)的表面，用湿法工艺形成包型覆盖的薄膜层，形成良好的界面钝化和高效的载流子选择传输。
在其他实施例中，上述的混合传输层材料还可包括除第一传输层材料、第二传输层材料之外的其他传输层材料，用以进一步改善传输层性能。例如，提供一种空穴传输层，由Poly-TPD、PTAA和NiOX混合制成，NiOX用以进一步阻挡进入空穴传输层的电子以及改善成膜性能。
在其他实施例中，上述的混合传输层材料还可掺杂有少量的第三种材料。示例性地，上述由Poly-TPD和PTAA混合制成的空穴传输层中还可少量(小于5％)掺杂有下述中的一项或多项：有机小分子N4,N4′-二(萘-1-基)-N4,N4′-双(4-乙烯基苯基)联苯-4,4′-二胺(VNPB)，2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌(F4TCNQ)，F6TCNQ和4,4'-双-(咔唑-9-基)联苯(CBP)。
本实施例提供的混合传输层材料，将与对光吸收层的钝化效果突出的第一传输层材料与载流子传输效率突出的第二传输层材料混合形成新的传输层材料，这种新的传输层材料的空穴传输效率高并能对太阳能电池的光吸收层产生很好的钝化效果，采用新的传输层材料制备的光伏器件，其开路电压和填充因子能同时得到进一步优化，器件的一致性也比较好。
实施例四
本实施例提供一种太阳能电池，包括：载流子传输层，所述载流子传输层为上述任一项所述的太阳能电池传输层，或者，采用上述任一项所述的混合传输层材料制成。
作为本发明的一个实施例，所述太阳能电池为钙钛矿太阳能电池，或者为晶硅与钙钛矿的叠层电池，或者为全钙钛矿叠层电池；所述光吸收层为钙钛矿。
本实施例对钙钛矿吸光层的材质也不做具体限定。所述的钙钛矿吸光层一般具有ABX3晶体结构，其中A和B为阳离子，X为阴离子。其中A可以为一价阳离子，包括但不限于锂、钠、钾、铯、铷、胺基或者脒基中的一种或几种阳离子；B可以为二价阳离子，包括但不限于铅、锡、钨、铜、锌、镓、硒、铑、锗、砷、钯、银、金、铟、锑、汞、铱、铊、铋中的一种或几种阳离子；X可以为一价阴离子，包括但不限于碘、溴、氯或砹中的一种或几种阴离子。示例性地，钙钛矿吸光层可以为甲基铵三卤化铅CH3NH3PbX3，其中X是卤素离子，例如碘离子、溴离子或氯离子，具有光学带隙介于和2.3eV之间(具体取决于卤化物含量)。
可选地，所述光吸收层可以为CsFAPb(IBr)3；所述传输层为空穴传输层，第一传输层材料为Poly-TPD，第二传输层材料为PTAA。
本实施例还提供一种太阳能电池制备方法，包括：制备传输层的工序，所述制备传输层的工序包括：采用上面所述的混合传输层材料制备太阳能电池的传输层。
具体地，可先制备混合传输层材料，混合传输层材料包括至少两种不同传输层材料，其中的第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于其余传输层材料，第二传输层材料的载流子抽取和传输效率大于其余传输层材料；再用上述混合传输层材料制备太阳能电池的传输层。
本实施例提供的太阳能电池及其制备方法，由于传输层采用了上面所述的混合传输层材料，开路电压、电流密度、转换效率和填充因子参数均有所提高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种太阳能电池传输层，其特征在于，所述传输层至少包括第一传输层材料和第二传输层材料，所述第一传输层材料和所述第二传输层材料在传输层中呈混合状态；所述第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于其余传输层材料，所述第二传输层材料的载流子抽取效率和载流子传输效率分别大于其余传输层材料的载流子抽取效率和载流子传输效率。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池传输层，其特征在于，所述传输层为空穴传输层时，所述第一传输层材料为聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺，所述第二传输层材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺；或者
所述传输层为电子传输层时，所述第一传输层材料为[6,6]-苯基C 61丁酸甲酯，所述第二传输层材料为富勒烯。
3.根据权利要求1所述太阳能电池传输层，其特征在于，所述第一传输层材料与所述第二传输层材料的质量比为7：3～9：1。
4.根据权利要求1所述太阳能电池传输层，其特征在于，所述第一传输层材料与所述第二传输层材料平均的重均分子量不低于8万。
5.根据权利要求1-4任一项所述太阳能电池传输层，其特征在于，所述传输层为空穴传输层时，所述传输层还掺杂有下述中的一项或多项：N4,N4′-二(萘-1-基)-N4,N4′-双(4-乙烯基苯基)联苯-4,4′-二胺，2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌，1,3,4,5,7,8-六氟-四氰二甲基萘醌和4,4'-双-(咔唑-9-基)联苯。
6.一种用于太阳能电池的混合传输层材料，其特征在于，所述混合传输层材料包括至少两种不同传输层材料，且所述至少两种不同传输层材料中的第一传输层材料对光吸收层表面的钝化效果强于其余传输层材料，第二传输层材料的载流子抽取效率和载流子传输效率分别大于其余传输层材料的载流子抽取效率和载流子传输效率。
7.根据权利要求6所述的混合传输层材料，其特征在于，所述混合传输层材料由所述第一传输层材料和所述第二传输层材料混合制成，所述第一传输层材料的对光吸收层表面的钝化效果强于所述第二传输层材料，所述第二传输层材料的载流子抽取效率和载流子传输效率分别大于所述第一传输层材料的载流子抽取效率和载流子传输效率。
8.根据权利要求6或7所述的混合传输层材料，其特征在于，所述第一传输层材料与所述第二传输层材料的质量比为7：3～9：1。
9.根据权利要求8所述的混合传输层材料，其特征在于，所述传输层为空穴传输层，所述第一传输层材料为聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺，所述第二传输层材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺；或者，所述传输层为电子传输层，所述第一传输层材料为[6,6]-苯基C 61丁酸甲酯，所述第二传输层材料为富勒烯。
10.一种太阳能电池，包括：载流子传输层，其特征在于，所述载流子传输层为权利要求1-5任一项所述的太阳能电池传输层，或者，采用权利要求6-9任一项所述的混合传输层材料制成。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池为钙钛矿太阳能电池，或者为晶硅与钙钛矿的叠层电池，或者为全钙钛矿叠层电池；所述光吸收层为钙钛矿光吸收层。
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