CN117794329A - 钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法、材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法，涉及光伏电池材料技术领域，步骤：S1：在有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上采用2,4‑二氨基‑6,7‑二异丙基蝶啶磷酸材料进行展开处理；S2：对被2,4‑二氨基‑6,7‑二异丙基蝶啶磷酸展开处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面向异质结进行热处理；本发明还公开了一种采用上述方法制成的高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料；本发明还公开了一种上述高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料在倒置钙钛矿太阳能电池的应用，能够实现钙钛矿薄膜、有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结接触、阴极界面接触质量的全面提升，实现缺陷的全方位钝化及多界面的修饰，改善因缺陷、晶界、界面因素导致的复合损失及稳定性问题。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池材料技术领域，特别是涉及一种钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法、材料及其应用。
背景技术
能源危机和环境问题是人类面临的两大主要问题，硅基太阳能电池因为成本高、易脆等缺点无法实现太阳能的大规模应用；钙钛矿太阳能电池因为效率高、低温可制备等优势被认为是最有希望实现大规模应用的光伏电池；相比其他器件构型，倒置构型的钙钛矿太阳能电具有更多的优点，如低温可加工、高功率密度、低回滞、易于制作等独特优势，在可穿戴电子设备、串联太阳能电池和超轻电子设备领域独具应用潜力；此外，这种类型的器件具有更稳定的潜力，因为它可以避免使用空穴传输层2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-MeOTAD)，从而避免了使用(氟磺酰亚胺)锂(LiFSI)和4-叔丁基吡啶(TBP)吸湿掺杂剂。
但是，倒置钙钛矿太阳能电池存在更严重的复合损耗、界面接触及稳定性问题。这些复合损耗主要来源于：第一、在有机无机杂化钙钛矿多晶薄膜低温制备过程中，由于结晶速度快和复杂的溶剂气氛，在晶界和晶面形成大量缺陷，从而形成复合中心造成复合损失。第二、不理想的Ag/富勒烯界面接触，造成载流子提取传输受阻，增加复合损失。尤其是银暴露在空气中后，功函数将从4.3eV变为5.0eV，这使得器件在工作过程中界面能量失配问题变得越来越严重。第三、富勒烯的固有属性。富勒烯属于球形分子且在溶液中粘度低，造成薄膜成膜质量差、缺陷多，造成有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结性能受到限制。第四、元素扩散。由于富勒烯的成膜性差，倒置对层间元素扩散的阻挡能力不足，容易形成电极腐蚀、金属扩散等不利行为，造成复合损失增加。此外，富勒烯不良的成膜性倒置环境中的衰减因素极易穿透该薄膜而腐蚀内部钙钛矿层，造成器件分解。
在现有技术中，对倒置钙钛矿太阳能电池复合损失问题进行应对方法主要有以下三类：
(1)增大晶粒；从钙钛矿晶粒着手，发展单晶钙钛矿太阳能电池，或是采用气氛/溶剂退火、结晶控制和化学工程等增大多晶钙钛矿晶体尺寸，减小晶界及表面缺陷(Nat.Commun.,2015,6,7586.；Nat.Commun.,2017,8,1890；Adv.Mater.,2014,26,6503-6509；Adv.EnergyMater.,2022,12,2201787)。
(2)钝化策略；利用钝化材料对钙钛矿薄膜表面及晶界进行缺陷钝化，已经有许多材料被用作钝化剂，如：有机小分子、聚合物、铵盐、离子液体、绝缘材料等(Nat.Commun.,2014,5,5784；Nat.Energy,2016,1,16142；J.Am.Chem.Soc.,2019,141,5781-5787；NanoEnergy,2021,84,105882；J.Colloid.Interf,Sci.,2022,622,469-480；Adv.Mater.,2016,28,6734-6739)。
(3)界面修饰策略被广泛应用于克服界面的问题；许多材料，如金属氧化物，浴酮灵、罗丹明101等，将其插层到倒置钙钛矿器件的层间，以此来阻挡元素的层间扩散，增强层间接触，抑制外界湿气等衰减因素的渗入(Org.Electron.,2016,30,30-35；Nature,2022,611,278-283；ACSAppl.Mater.Interfaces,2018,10,6006-6013；Nanoscale,2017,9,9440-9446)。
然而，上述技术中增大晶粒策略存在重复性不足、器件加工工艺兼容性差等难题未能得到解决；钝化策略由于钝化分子的渗透性问题，倒置实现钙钛矿膜自上而下缺陷钝化难以实现，缺陷钝化策略很难适用于所有类型的缺陷；界面修饰由于对溶解度和溶剂体系的严格限制，现有的用于富勒烯/金属阴极界面修饰的溶液加工界面层材料性能依然不太令人满意，比如：最常用的浴酮灵阴极界面材料存在成膜性不好、功能单一、易结晶等弊端。此外，现有技术表明，依靠单一策略来实现多种功能、提升器件性能及稳定性存在瓶颈。依据一种材料实现倒置器件缺陷、界面接触复合损失的全方位抑制及提升器件稳定性还存在技术空白。
发明内容
本发明的目的是提供一种钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法、材料及其应用，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现钙钛矿器件中钙钛矿薄膜、有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结接触、阴极界面接触质量的全面提升，实现缺陷的全方位钝化及多界面的修饰，从而改善因缺陷、晶界、界面因素导致的复合损失及稳定性问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法，包括如下步骤：
S1：在有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上采用2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料进行展开处理；
S2：对被2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸展开处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面向异质结进行热处理。
优选的，所述有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结中有机无机杂化钙钛矿薄膜材料结构通式为ABX3，A位为甲胺(MA)、甲脒(FA)、铯(Cs)和铷(Rb)中的一种或多种；B位为铅(Pb)；X位为碘(I)、溴(Br)和氯(Cl)中的一种或多种，钙钛矿结构具体MAPbI3或Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(Br0.15I0.85)3；所述有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结中富勒烯材料为[6,6]-苯基C61丁酸甲酯(PC61BM)、[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC71BM)、双-PCBM(异构体混合物)(Bis-PCBM)、C60衍生物(ICBA)和C60中的一种或多种。
优选的，步骤S1中，所述2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料的纯度大于95％，其溶剂为异丙醇、乙醇和丁醇中的一种，溶剂浓度为0.01-1mg/mL。
优选的，步骤S1中，所述展开处理为喷涂、狭缝涂布、卷对卷涂布、刮涂涂布、旋涂涂布、浸泡涂布和提拉涂布中的一种。
优选的，步骤S2中，所述热处理为激光加热、热台加热、烘烤加热、热风加热和微波加热中的一种，所述热处理时间为1～60分钟，温度范围为50～100℃之间。
本发明还提供了一种高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料，采用如上所述的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法制成。
本发明还提供了一种如上所述的高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料在倒置钙钛矿太阳能电池的应用。
优选的，具体过程为：
M1：在透明导电衬底上制作有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结；
M2：采用如上所述的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法对步骤M1中的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结进行处理；
M3：在步骤M2中处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上制作金属电极。
优选的，步骤M1的具体过程为：
N1：在透明导电衬底上旋涂厚度为5～50nm的空穴传输层，在60～100℃温度下热处理10～30分钟；
N2：在步骤N1中的所述空穴传输层上旋涂厚度为0.3～1微米的钙钛矿薄膜材料，在70～150℃条件下热处理30～70分钟，形成钙钛矿层；
N3：在步骤N2中制备的钙钛矿层上旋涂厚度为10-50nm的富勒烯材料，在80～100℃条件下热处理20～60分钟，形成有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结。
优选的，所述透明导电衬底为氧化锡类或纳米线类；其中，所述氧化锡类为氟掺杂的氧化锡或铟掺杂的氧化锡；所述纳米线类为活性炭纤维织物、银纳米线和铜纳米线中的任意一种；所述空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、金属氧化物类和氧化石墨烯中一种或多种；金属氧化物类为氧化钒、氧化镍、氧化钨和氧化钼中一种或多种；所述金属电极的材料为金、银、铝和铜中的任意一种，所述金属电极的厚度为100～200nm。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供了一种钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法、材料及应用，利用一种2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸这种高渗透性材料从上而下对有机/无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结中存在的缺陷、孔洞进行有效填充，从而钝化钙钛矿薄膜中的表面、晶界缺陷，钝化富勒烯电子传输层薄膜缺陷；同时该材料存在于富勒烯/金属阴极界面可以对该界面进行接触修饰，利用分子的有序组装构建界面电场，从而抑制了器件因各功能层的缺陷、界面接触导致的复合损失，紧密填充晶界、增强界面之间的稳定性，疏导降低了器件中的残余应力，提升器件性及稳定性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例三制备的有机无机杂化钙钛矿倒置钙钛矿太阳能电池的结构图；
图2为本发明实施例五中基于2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸后处理的飞行时间-二次离子质谱；
图3为本发明实施例五的I3d及Pb4f的X-射线光电子能谱图；
图4为基于密度泛函计算的缺陷碘间隙缺陷(Ii)及铅间隙缺陷(Pbi)的态密度。
图5为未处理及处理后的MAPbI3/PCBM的薄膜表面SEM；
图6为未处理及处理后的MAPbI3/PCBM的薄膜表面电势；
图7为本发明实施例五钙钛矿太阳能电池的J-V曲线；
图8为本发明实施例五钙钛矿太阳能电池的85摄氏度稳定性。
具体实施方式
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。
本发明的目的是提供一种钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法、材料及其应用，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现钙钛矿器件中钙钛矿薄膜、有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结接触、阴极界面接触质量的全面提升，实现缺陷的全方位钝化及多界面的修饰，从而改善因缺陷、晶界、界面因素导致的复合损失及稳定性问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
本发明提供一种钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法，钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法包括如下步骤：
S1：在有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上采用2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料进行展开处理；
S2：对被2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸展开处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面向异质结进行热处理。
进一步的，有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结中有机无机杂化钙钛矿薄膜材料结构通式为ABX3，A位为甲胺(MA)、甲脒(FA)、铯(Cs)和铷(Rb)中的一种或多种；B位为铅(Pb)；X位为碘(I)、溴(Br)和氯(Cl)中的一种或多种，钙钛矿结构具体为MAPbI3或Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(Br0.15I0.85)3；所述有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结中富勒烯材料为[6,6]-苯基C61丁酸甲酯(PC61BM)、[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC71BM)、双-PCBM(异构体混合物)(Bis-PCBM)、C60衍生物(ICBA)和C60中的一种或多种。
进一步的，步骤S1中，所述2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料的纯度大于95％，其溶剂为异丙醇、乙醇和丁醇中的一种，溶剂浓度为0.01-1mg/mL。
进一步的，步骤S1中，所述展开处理为喷涂、狭缝涂布、卷对卷涂布、刮涂涂布、旋涂涂布、浸泡涂布和提拉涂布中的一种。
进一步的，步骤S2中，所述热处理为激光加热、热台加热、烘烤加热、热风加热和微波加热中的一种，所述热处理时间为1～60分钟，温度范围为50～100℃之间。
实施例二
本实施例提供了一种高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料，采用实施例一种的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法制成。
实施例三
本实施例提供了一种实施例二中的高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料在倒置钙钛矿太阳能电池的应用，具体过程为：
M1：在透明导电衬底上制作有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结；
步骤M1的具体过程为：N1：在透明导电衬底上旋涂厚度为5～50nm的空穴传输层，在60～100℃温度下热处理10～30分钟；N2：在步骤N1中的所述空穴传输层上旋涂厚度为0.3～1微米的钙钛矿薄膜材料，在70～150℃条件下热处理30～70分钟，形成钙钛矿层；N3：在步骤N2中制备的钙钛矿层上旋涂厚度为10-50nm的富勒烯材料，在80～100℃条件下热处理20～60分钟，形成有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结。
M2：采用实施例一中的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法对步骤M1中的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结进行处理；
M3：在步骤M2中处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上制作金属电极。
进一步的，所述透明导电衬底为氧化锡类或纳米线类；其中，所述氧化锡类为氟掺杂的氧化锡或铟掺杂的氧化锡；所述纳米线类为活性炭纤维织物、银纳米线和铜纳米线中的任意一种；所述空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、金属氧化物类和氧化石墨烯中一种或多种；金属氧化物类为氧化钒、氧化镍、氧化钨和氧化钼中一种或多种；所述金属电极的材料为金、银、铝和铜中的任意一种，所述金属电极的厚度为100～200nm。
实施例四(对比例)
本实施例提供了一种实施例三的具体对比例；钙钛矿/富勒烯面异质结材料在倒置钙钛矿太阳能电池的应用，具体过程为：
M1：在透明导电衬底上制作有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结，具体为甲胺碘化铅(MAPbI3)/富勒烯(PC61BM)；
步骤M1的具体过程为：N1：在透明导电衬底上旋涂厚度为10nm的空穴传输层，在100℃温度下热处理10分钟，其中，透明衬底为铟掺杂氧化锡(ITO)，空穴传输层为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)；N2：在步骤N1中的所述空穴传输层上旋涂厚度为0.3微米的甲胺碘化铅(MAPbI3)，在100℃条件下热处理30分钟，形成钙钛矿层；N3：在步骤N2中制备的钙钛矿层上旋涂厚度为10-50nm的富勒烯衍生物(PC61BM)，在80～100℃条件下热处理30分钟，形成有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结。
M3：将银(Ag)真空蒸镀在步骤M1中处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上，形成金属电极，厚度为100nm。
实施例五
本实施例提供了一种实施例三的具体实施例，高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料在倒置钙钛矿太阳能电池的应用，具体过程为：
M1：在透明导电衬底上制作有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结，具体为甲胺碘化铅(MAPbI3)/富勒烯(PC61BM)；
步骤M1的具体过程为：N1：在透明导电衬底上旋涂厚度为10nm的空穴传输层，在100℃温度下热处理10分钟，其中，透明衬底为铟掺杂氧化锡(ITO)，空穴传输层为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)；N2：在步骤N1中的所述空穴传输层上旋涂厚度为0.3微米的甲胺碘化铅(MAPbI3)，在100℃条件下热处理30分钟，形成钙钛矿层；N3：在步骤N2中制备的钙钛矿层上旋涂厚度为10-50nm的富勒烯衍生物(PC61BM)，在80～100℃条件下热处理30分钟，形成有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结。
M2：采用实施例一中的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法对步骤M1中的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结进行处理；
具体过程为：S1：在M1中制作的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上采用2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料进行旋涂涂布，其中，2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料的纯度大于95％，其溶剂为异丙醇，溶剂浓度为0.03mg/mL；S2：对被2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸展开处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面向异质结进行30分钟的100℃的热处理；
M3：将银(Ag)真空蒸镀在步骤M2中处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上，形成金属电极，厚度为100nm。
实施例六
本实施例提供了一种实施例三的另一具体实施例，高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料在倒置钙钛矿太阳能电池的应用，具体过程为：
M1：在透明导电衬底上制作有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结，具体为甲脒碘化铅(FAPbI3)/富勒烯(PC61BM)；
步骤M1的具体过程为：N1：在透明导电衬底上旋涂厚度为20nm的空穴传输层，在100℃温度下热处理10分钟，其中，透明衬底为铟掺杂氧化锡(ITO)，空穴传输层为氧化镍(NiOx)；N2：在步骤N1中的所述空穴传输层上旋涂厚度为0.3微米的甲脒碘化铅(FAPbI3)，在100℃条件下热处理30分钟，形成钙钛矿层；N3：在步骤N2中制备的钙钛矿层上旋涂厚度为10-30nm的富勒烯衍生物(PC61BM)，在80～100℃条件下热处理50分钟，形成有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结。
M2：采用实施例一中的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法对步骤M1中的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结进行处理；
具体过程为：S1：在M1中制作的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上采用2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料进行旋涂涂布，其中，2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料的纯度大于95％，其溶剂为异丙醇，溶剂浓度为0.1mg/mL；S2：对被2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸展开处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面向异质结进行30分钟的120℃的热处理；
M3：将银(Ag)真空蒸镀在步骤M2中处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上，形成金属电极，厚度为100nm。
实施例七
本实施例提供了一种实施例三的另一具体实施例，高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料在倒置钙钛矿太阳能电池的应用，具体过程为：
M1：在透明导电衬底上制作有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结，具体为共混钙钛矿材料(Rb0.05Cs0.05MA0.05FA0.85Pb[I0.95Br0.05]3)/富勒烯(PC71BM)；
步骤M1的具体过程为：N1：在透明导电衬底上旋涂厚度为30nm的空穴传输层，在100℃温度下热处理10分钟，其中，透明衬底为铟掺杂氧化锡(ITO)，空穴传输层为[2-(3，6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]磷酸(MeO-2PACz)；N2：在步骤N1中的所述空穴传输层上旋涂厚度为0.4微米的共混钙钛矿(Rb0.05Cs0.05MA0.05FA0.85Pb[I0.95Br0.05]3)，在100℃条件下热处理30分钟，形成钙钛矿层；N3：在步骤N2中制备的钙钛矿层上旋涂厚度为10-30nm的富勒烯衍生物(PC71BM)，在80～100℃条件下热处理50分钟，形成有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结。
M2：采用实施例一中的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法对步骤M1中的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结进行处理；
具体过程为：S1：在M1中制作的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上采用2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料进行浸泡涂布，其中，2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料的纯度大于95％，其溶剂为异丙醇，溶剂浓度为0.2mg/mL；S2：对被2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸展开处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面向异质结进行30分钟的120℃的热处理；
M3：将银(Ag)真空蒸镀在步骤M2中处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上，形成金属电极，厚度为100nm。
综合实施例四(对比例)、实施例五、实例例六和实施例七的试验：
如图2所示，通过实施例四(对比例)未采用2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐的钙钛矿薄膜和实施例五经过2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐处理的薄膜的飞行时间-二次离子质谱可以看出，以磷元素标记的2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐可以渗透到整个有机无机杂化钙钛矿/PC61BM层，存在与钙钛矿层及PC61BM中。说明2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐具有非常高的渗透性。
如图3所示，2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐可以和钙钛矿MAPbI3材料之间存在较强的相互作用，导致相应的X光电子能谱的I 3d(图3a)和Pb 4f(图3b)发生移动。
如图4所示，通过有限元模拟的态密度分布，可以看出钙钛矿中的两种代表性缺陷碘间隙缺陷(Ii，图4a)及铅间隙缺陷(Pbi，图4b)通过2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐处理后的缺陷态得到了明显抑制。
如图5所示，通过2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐后处理的钙钛矿/PC61BM薄膜表面变得更加均匀和致密。
如图6所示，通过2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐后处理的钙钛矿/PC61BM薄膜表面电势变得更加均匀，并且表面电势得到了大幅度提升，电势提升幅度达到187mV，这将构筑附加界面电场，从而有利于电荷的提取与传输。
图7为经过2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐处理的器件与对比器件的电流密度-电压曲线，具体的性能参数如表1所示；经过2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐处理器件相比对比器件效率得到了大幅度提升，提升幅度达到31.83％。
表1
如图8所示，经过2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐处理的器件在85摄氏度的高温下的稳定性相比对比器件得到了大幅度提升；经过2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸盐处理的器件在85℃热老化240小时后，效率还可保持约82％的初始值，而对照器件仅14小时就下降20％。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：在有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上采用2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料进行展开处理；
S2：对被2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸展开处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面向异质结进行热处理。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法，其特征在于：所述有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结中有机无机杂化钙钛矿薄膜材料结构通式为ABX3，A位为甲胺(MA)、甲脒(FA)、铯(Cs)和铷(Rb)中的一种或多种；B位为铅(Pb)；X位为碘(I)、溴(Br)和氯(Cl)中的一种或多种，钙钛矿结构具体MAPbI3或Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(Br0.15I0.85)3；所述有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结中富勒烯材料为[6,6]-苯基C61丁酸甲酯(PC61BM)、[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC71BM)、双-PCBM(异构体混合物)(Bis-PCBM)、C60衍生物(ICBA)和C60中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法，其特征在于：步骤S1中，所述2,4-二氨基-6,7-二异丙基蝶啶磷酸材料的纯度大于95％，其溶剂为异丙醇、乙醇和丁醇中的一种，溶剂浓度为0.01-1mg/mL。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法，其特征在于：步骤S1中，所述展开处理为喷涂、狭缝涂布、卷对卷涂布、刮涂涂布、旋涂涂布、浸泡涂布和提拉涂布中的一种。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法，其特征在于：步骤S2中，所述热处理为激光加热、热台加热、烘烤加热、热风加热和微波加热中的一种，所述热处理时间为1～60分钟，温度范围为50～100℃之间。
6.一种高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料，其特征在于：采用如权利要求1～5中任意一种所述的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法制成。
7.如权利要求6所述的高渗透钙钛矿/富勒烯面异质结材料在倒置钙钛矿太阳能电池的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：具体过程为：
M1：在透明导电衬底上制作有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结；
M2：采用权利要求1～5中任意一种所述的钙钛矿/富勒烯面异质结的优化方法对步骤M1中的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结进行处理；
M3：在步骤M2中处理后的有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结上制作金属电极。
9.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤M1的具体过程为：
N1：在透明导电衬底上旋涂厚度为5～50nm的空穴传输层，在60～100℃温度下热处理10～30分钟；
N2：在步骤N1中的所述空穴传输层上旋涂厚度为0.3～1微米的钙钛矿薄膜材料，在70～150℃条件下热处理30～70分钟，形成钙钛矿层；
N3：在步骤N2中制备的钙钛矿层上旋涂厚度为10-50nm的富勒烯材料，在80～100℃条件下热处理20～60分钟，形成有机无机杂化钙钛矿/富勒烯面异质结。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述透明导电衬底为氧化锡类或纳米线类；其中，所述氧化锡类为氟掺杂的氧化锡或铟掺杂的氧化锡；所述纳米线类为活性炭纤维织物、银纳米线和铜纳米线中的任意一种；所述空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、金属氧化物类和氧化石墨烯中一种或多种；金属氧化物类为氧化钒、氧化镍、氧化钨和氧化钼中一种或多种；所述金属电极的材料为金、银、铝和铜中的任意一种，所述金属电极的厚度为100～200nm。
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