一种钙钛矿薄膜及具有钙钛矿薄膜的太阳能电池
阅读：714发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种钙钛矿薄膜及具有钙钛矿薄膜的太阳能电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种具有 钝化 层的 钙 钛 矿 薄膜 ，将修饰溶液采用 旋涂 法和浸泡法在 钙钛矿 薄膜表面形成 钝化层 ；所述钝化层的钝化分子由三部分构成：芳基、烷基和功能基团；芳基为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种；烷基中的y≥1；功能基团为巯基、胺基、铵基、 硫酸 酯、 磷酸 酯、磺酸酯中的任意一种。本 发明 钝化后的钙钛矿薄膜，由于钝化层的钝化分子特征在于芳基的两端均具有功能基团，增强了钝化分子与钙钛矿之间的作用 力 ；更重要的是，当两端的功能基团都与钙钛矿发生作用时，中间的芳基部分可以更有效的 覆盖 钙钛矿表面，修复结构 缺陷 ；最终提高钙钛矿太阳 电池 的 稳定性 。，下面是一种钙钛矿薄膜及具有钙钛矿薄膜的太阳能电池专利的具体信息内容。
1.一种具有钝化层的钙钛矿薄膜，包括钙钛矿薄膜，其特征在于，将修饰溶液采用旋涂法和浸泡法在钙钛矿薄膜表面形成钝化层；所述钝化层的钝化分子，其结构通式为：
；
所述钝化分子由三部分构成：芳基、烷基和功能基团；所述芳基为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种；所述烷基中的y≥1；所述功能基团为巯基、胺基、铵基、硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。
2.根据权利要求1所述一种钙钛矿薄膜，其特征在于，所述修饰溶液为钝化分子溶解在溶剂中制成，所述溶剂不溶解下层钙钛矿。
3.根据权利要求2所述一种钙钛矿薄膜，其特征在于，所述溶剂为异丙醇、甲苯、氯苯、异丙醇和甲苯的混合溶剂、异丙醇和氯苯的混合溶剂之一。
4.根据权利要求1所述一种钙钛矿薄膜，其特征在于，所述钝化分子为所述钝化分子为对苯二甲胺碘酸盐PDMAI,所述PDMAI的结构为 ；所述功能基
团为NH3I；所述芳基为苯基，所述烷基的y=1。
5.根据权利要求4所述一种钙钛矿薄膜，其特征在于，所述PDMAI的合成过程为：将对苯二甲胺0.2723g，加入20mL甲醇中，在冰浴中搅拌；边搅拌边加入氢碘酸1.361g，之后除去冰浴，室温下搅拌反应液3h，通过旋蒸除去溶剂得到PDMAI粗产物；将PDMAI粗产物溶解在去离子水中，乙酸乙酯萃取三次；萃取后的有机相在通过无水MgSO4上干燥，旋蒸得到。
6.一种具有钙钛矿薄膜的太阳能电池，其特征在于，包括基底、所述基底上设置电子传输层、所述电子传输层上设置钙钛矿层，所述钙钛矿层上设置钝化层；
钝化层包括钝化分子，所述钝化分子其结构通式为：
；所述钝化分子由三部分构成：芳基、烷
基和功能基团；所述芳基为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种；所述烷基中的y≥1；所述功能基团为巯基、胺基、铵基、硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述钝化分子为所述钝化分子为苯二甲胺碘酸盐PDMAI,所述PDMAI的结构为 ；所述功能基团为
NH3I；所述芳基为苯基，所述烷基的y=1。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，将PDMAI的饱和溶液用4000rpm的转速在钙钛矿层上旋涂30s，形成钝化层。
9.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿层是n-i-p结构的钙钛矿薄膜。
10.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述基底为导电ITO玻璃。
一种钙钛矿薄膜及具有钙钛矿薄膜的太阳能电池
技术领域
[0001] 本发明涉及光电功能材料与器件技术领域，更具体的说，特别涉及一种钙钛矿薄膜及其制备方法。
背景技术
[0002] 迄今为止，通过合理设计器件结构、改善薄膜结晶质量和修饰载流子传输层/钙钛矿界面，钙钛矿太阳能电池的功率转换效率已达到25.2%。当然钙钛矿太阳能电池优异的光伏性能离不开钙钛矿本身独特的光电特性，如高吸收系数、可调带隙、低激子结合能、高载流子迁移率、长载流子寿命和扩散长度。
[0003] 缺陷钝化一直都是对于太阳能电池的一个重要课题。就钙钛矿太阳能电池而言，吸光层是溶液法制备的多晶钙钛矿薄膜，这意味着薄膜中存在大量不可避免的无序结构，如晶界和晶界之间的不协调区和非晶区。因此，钙钛矿薄膜的晶界和表面是缺陷的主要阵地，是载流子非辐射复合的主要途径。
[0004] 研究表明，光伏电池的开路电压和短路电流与晶界及表面缺陷处载流子的非辐射复合有直接关系，晶界和表面缺陷处载流子的非辐射复合会降低开路电压和短路电流，从而降低电池光伏性能。更为重要的是，钙钛矿的降解通常是从表面和晶界的缺陷开始的，这些缺陷对水和氧更敏感。因此，钙钛矿太阳能电池的最新发展，表面缺陷的有效钝化对进一步提高效率和稳定性尤为重要。
[0005] 近几年来，越来越多的研究工作致力于揭示钙钛矿薄膜表面缺陷的性质，并通过缺陷钝化来消除其负面影响。由于有机-无机杂化钙钛矿材料具有离子性质，很多表面缺陷是带电荷的,例如未配位的Pb2+离子，MA+/FA+空位，I-空位以及一些本征缺陷，如PbI3-，这些缺陷伴随着晶体生长过程，和晶体生长过程中的微观条件密切相关，极难避免。由于钙钛矿薄膜表面缺陷的特殊性，发展了钙钛矿特有的化学钝化方法，通过引入具有特定官能团的有机材料与钙钛矿形成配位键和离子键。例如，Noel等人的研究发现噻吩和吡啶可以与对Pb2+离子形成配位键，起到钝化作用。其他研究证明带有孤对电子的官能团，如-NH2,-SH，作为路易斯碱，提供电子，与带正电的Pb2+作用，也有类似的钝化作用。与带正电荷的缺陷不同，带负电荷的缺陷，如I-等缺陷，需要由路易斯酸钝化，路易斯酸能够接受负电荷的未成键电子。已有报道指出，富勒烯(C60)及其衍生物(PCBM、ICBA等)与富含卤素的带负电荷缺陷相互作用，消除J-V曲线的滞后现象。无论是路易斯酸还是路易斯碱，都只能钝化一种缺陷。而两性离子化合物同时含有带正电部分和负电部分，可以修复两种带电缺陷。黄劲松等就首次报道了季铵盐有效钝化带电缺陷的作用。
[0006] 化学钝化方法一方面提高了器件的效率。另一方面，有机分子的疏水部分起到隔绝水和氧的作用，因此提高器件的稳定性。然而，现有的这些方法有一定的局限性。钝化分子与钙钛矿表面的通常是二次成键，作用力较弱，不够牢固。而且，并不是所有的缺陷都带电荷，比如结构缺陷，很多导致钙钛矿薄膜降解的结构缺陷，不会被钝化分子有效覆盖。并且钝化机理尚不完全清楚。因此，探索一种简便的钝化方法并对其钝化机理进行研究是至关重要的，同时极具挑战性的。
[0007] 因此，现有技术存在的问题，有待于进一步改进和发展。
发明内容
[0008] （一）发明目的：为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是为突破现有技术的局限，进一步提高我国钙钛矿太阳电池的效率，改善其稳定性，致力于设计新型钝化分子结构，实现钙钛矿太阳电池的效率的提高及稳定性的改善。
[0009] （二）技术方案：为了解决上述技术问题：本技术方案提供一种具有钝化层的钙钛矿薄膜，包括钙钛矿薄膜，其中，将修饰溶液采用旋涂法和浸泡法在钙钛矿薄膜表面形成钝化层；所述钝化层的钝化分子，其结构通式为：
；
所述钝化分子由三部分构成：芳基、烷基和功能基团；所述芳基为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种；所述烷基中的y≥1；所述功能基团为巯基、胺基、铵基、硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。
；
所述钝化分子由三部分构成：芳基、烷基和功能基团；所述芳基为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种；所述烷基中的y≥1；所述功能基团为巯基、胺基、铵基、硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。
[0010] 所述一种钙钛矿薄膜，其中，所述修饰溶液为钝化分子溶解在溶剂中制成，所述溶剂不溶解下层钙钛矿。
[0011] 所述一种钙钛矿薄膜，其中，所述溶剂为异丙醇、甲苯、氯苯、异丙醇和甲苯的混合溶剂、异丙醇和氯苯的混合溶剂之一。所述一种钙钛矿薄膜，其中，所述钝化分子为所述钝化分子为苯二甲胺碘酸盐PDMAI,所述PDMAI的结构为 ；所述功能基团为NH3I；所述芳基为苯基，所述烷基的y=1。
[0012] 所述一种钙钛矿薄膜，其中，所述PDMAI的合成过程为：将对苯二甲胺0.2723g，加入20mL甲醇中，在冰浴中搅拌；边搅拌边加入氢碘酸1.361g，之后除去冰浴，室温下搅拌反应液3h，通过旋蒸除去溶剂得到PDMAI粗产物；将PDMAI粗产物溶解在去离子水中，乙酸乙酯萃取三次；萃取后的有机相在通过无水MgSO4上干燥，旋蒸得到。
[0013] 一种具有钙钛矿薄膜的太阳能电池，其中，包括基底、所述基地上设置电子传输层、所述电子传输层上设置钙钛矿层，所述钙钛矿层上设置钝化层；钝化层包括钝化分子，所述钝化分子其结构通式为：
；
所述钝化分子由三部分构成：芳基、烷基和功能基团；所述芳基为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种；所述烷基中的y≥1；所述功能基团为巯基、胺基、铵基、硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。
；
所述钝化分子由三部分构成：芳基、烷基和功能基团；所述芳基为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种；所述烷基中的y≥1；所述功能基团为巯基、胺基、铵基、硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。
[0014] 所述的太阳能电池，其中，所述钝化分子为所述钝化分子为苯二甲胺碘酸盐PDMAI,所述PDMAI的结构为 ；所述功能基团为NH3I；所述芳基为苯基，所述烷基的y=1。
[0015] 所述的太阳能电池，其中，将PDMAI的饱和溶液用4000rpm的转速在钙钛矿层上旋涂30s，形成钝化层。
[0016] 所述的太阳能电池，其中，所述钙钛矿层是n-i-p结构的钙钛矿薄膜。
[0017] 所述的太阳能电池，其中，所述基底为导电ITO玻璃。
[0018] （三）有益效果：本发明提供一种具有钝化层的钙钛矿薄膜和具有钙钛矿薄膜的太阳能电池，在钙钛矿薄膜表面设置具有钝化作用的钝化层，所述钝化层包括钝化分子，所述钝化分子为有机分子，特别是可以同时提高钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的有机分子结构。钝化分子两端的功能基团均可以与钙钛矿相互作用，钝化带电缺陷。钝化分子中间的芳基部分疏水，可以覆盖结构缺陷，隔绝水氧。钝化分子中间烷基部分赋予整个分子一定的柔性，使得功能基团可以自由旋转，增加与钙钛矿发生作用的可能性。本发明钝化后的钙钛矿薄膜，由于钝化层的钝化分子特征在于芳基的两端均具有功能基团，增强了钝化分子与钙钛矿之间的作用力；更重要的是，当两端的功能基团都与钙钛矿发生作用时，中间的芳基部分可以更有效的覆盖钙钛矿表面，修复结构缺陷；最终提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。附图说明
[0019] 图1为本发明具有钙钛矿薄膜的太阳能电池的结构示意图；图2为钝化层为PDMAI的太阳能电池的J-V曲线；
图3为钝化层为PDMAI的钙钛矿薄膜的表面SEM；
图4为钝化层为PDAI的太阳能电池的J-V曲线；
图5为钝化层为PDAI的钙钛矿薄膜的表面SEM。
图3为钝化层为PDMAI的钙钛矿薄膜的表面SEM；
图4为钝化层为PDAI的太阳能电池的J-V曲线；
图5为钝化层为PDAI的钙钛矿薄膜的表面SEM。
具体实施方式
[0020] 下面结合优选的实施例对本发明做进一步详细说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是，本发明显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
[0021] 附图是本发明的实施例的示意图，需要注意的是，此附图仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明的实际要求保护范围构成限制。
[0022] 本发明提供的一种钙钛矿薄膜，将修饰溶液采用旋涂法和浸泡法在钙钛矿薄膜表面形成钝化层。所述修饰溶液为钝化分子溶解在溶剂中制成，所述溶剂不溶解下层钙钛矿，优选的为异丙醇、甲苯、氯苯、异丙醇和甲苯的混合溶剂、异丙醇和氯苯的混合溶剂之一。
[0023] 本发明所述钝化分子，其结构通式为：；
所述钝化分子由三部分构成：芳基、烷基和功能基团；其中，芳基可以分别为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种；
烷基中的y≥1；功能基团可以为巯基、胺基、铵基、硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。
所述钝化分子由三部分构成：芳基、烷基和功能基团；其中，芳基可以分别为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种；
烷基中的y≥1；功能基团可以为巯基、胺基、铵基、硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。
[0024] 本发明所述钝化分子的优选实施例，所述钝化分子为苯二甲胺碘酸盐PDMAI（p-phenyl dimethylammonium iodide）。
[0025] 当功能基团为NH3I时，芳基为苯基，所述烷基中的y=1，钝化分子为PDMAI，结构为所述PDMAI为两端带有铵基，中间为苯基的钝化分子，需要将具有钝化分子的修饰溶液旋涂在钙钛矿薄膜上，在所述钙钛矿薄膜表面形成所述的钝化层。
[0026] 本发明所述PDMAI的合成过程：将对苯二甲胺0.2723g，加入20mL甲醇中，在冰浴中搅拌。边搅拌边加入氢碘酸1.361g，之后除去冰浴，室温下搅拌反应液3h，通过旋蒸除去溶剂得到PDMAI粗产物。将PDMAI粗产物溶解在去离子水中，乙酸乙酯萃取三次。萃取后的有机相在通过无水MgSO4上干燥，旋蒸，得到浅黄色固体PDMAI。
[0027] 本发明所述具有PDMAI钝化层的钙钛矿薄膜，其扫描电子显微镜SEM图，如图3所示。
[0028] 本发明所述具有PDMAI钝化层的钙钛矿薄膜可以应用于所有钙钛矿光电器件，所述钙钛矿光电器件包括钙钛矿太阳能电池、钙钛矿发光二极管、钙钛矿探测器等，本发明以钙钛矿太阳能电池为例，进行详细说明。
[0029] 本发明所述钙钛矿太阳能电池器件的结构如图1所示，包括基底为导电ITO玻璃，所述基地上设置电子传输层，所述电子传输层优选的为氧化锡SnO2电子传输层，所述电子传输层上设置钙钛矿层，所述钙钛矿层上设置钝化层，所述钝化层可以是PDMAI钝化层，所述钝化层上旋涂2,2',7,7'-四[N ,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-OMeTAD)空穴传输层，所述空穴传输层之上设置电极。
[0030] 本发明所述太阳能电池的钝化层，其钝化层包括钝化分子，所述钝化分子其结构通式为： ；所述钝化分子由三部分构成：芳基、烷基和功能基团；所述芳基为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种，所述结构式中，x≥1；所述烷基中的y≥1；所述功能基团为巯基、胺基、铵基、硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。
[0031] 本发明所述具有钙钛矿薄膜的太阳能电池，所述基底的导电ITO基底分别用常规洗涤剂水溶液，去离子水，丙酮和异丙醇依次超声清洗20分钟，然后氮气吹干，获得干净的导电基底备用；使用前，利用紫外臭氧清洗机的紫外臭氧处理20分钟，对表面进行亲水化处理。
[0032] 所述氧化锡SnO2电子传输层，首先制作SnO2的水溶胶，所述SnO2的水溶胶是含量为15％的SnO2水溶胶，按体积比1:3的稀释比稀释在氨水中得到。然后将所述电子传输材料SnO2的水溶胶以4000rpm的转速，旋涂30s，150℃退火30min，获得电子传输层，厚度为20～
60nm。
60nm。
[0033] 制作PbI2溶液，所述PbI2溶液是浓度为1.5M，溶剂为体积比为9：1的DMF和DMSO混合溶剂，具体为691.5mg PbI2溶于900uL DMF和100uL DMSO中得到。
[0034] 将所述SnO2电子传输冷却后的基底再次紫外臭氧处理15min后，将PbI2溶液以1500rpm的转速，旋涂30s，70℃退火1min，冷却到室温。用2000rpm的转速将FAI（Formamidinium iodide，甲脒氢碘酸盐）， MAI（methylammonium iodide，甲胺氢碘酸盐）和 MACl（methylammonium chloride，甲胺氢氯酸盐）的混合溶液，包括90mg FAI，6.39mg MAI和9mg MACl溶于1mL异丙醇中形成的混合溶液，在PbI2层上旋涂30s，150℃下退火
20min，形成钙钛矿层。
20min，形成钙钛矿层。
[0035] 将PDMAI的饱和溶液用4000rpm的转速在钙钛矿层上旋涂30s，形成钝化层。
[0036] 将spiro-OMeTAD溶液用3000rpm的转速在钝化层上旋涂30s，形成空穴传输层。spiro-OMeTAD溶液的组成为72.3mg spiro-OMeTAD，30uL 4-叔丁基吡啶以及35uL双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液(浓度为260mg/mL)的混合溶，1mL氯苯。最后，蒸镀100nm金作为电极。
[0037] 所述钙钛矿太阳能电池的J-V（电流密度与电压特性曲线）测试结果，如图2所示，所述钝化层为PDMAI的太阳能电池的平均效率（15块电池）为20.99%，最高效率21.46%，具体参数为：短路电流：24.261028mA/cm2，开路电压：1100.006mV，填充因子：0.804476。
[0038] 本发明的钙钛矿薄膜，以及包括钙钛矿薄膜的太阳能电池，由于钝化层包括PDMAI，创新性的得到PDMAI的钝化机理：第一是PDMAI可以减少FA+/I-空位，第二是PDMAI可以消除过量PbI2不利影响，第三是可以有效抑制结构缺陷，减少界面复合，提高载流子收集，提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。本发明的益处：经过PDMAI修饰的钙钛矿太阳能电池平均效率从19.69%提高到20.99%，最高效率为21.46%。
[0039] 本发明所述钝化分子的另外一个实施例，所述钝化分子为PDAI (对苯二胺碘酸盐，p-phenyl diammonium iodide)。所述PDAI包括当功能基团为-NH3I时，芳基为苯基，y=0，钝化分子PDAI的结构为：
。
。
[0040] 本发明所述钝化分子PDAI的合成过程：将对苯二胺0.2163g，加入20mL甲醇中，在0℃下的冰浴中搅拌。边搅拌边加入氢碘酸1.361g，之后除去冰浴，室温下搅拌反应液3h，通过旋蒸除去溶剂得到PDAI粗产物。将PDAI粗产物溶解在去离子水中，乙酸乙酯萃取三次。萃取后的有机相在通过无水MgSO4上干燥，旋蒸，得到浅黄色固体PDAI。
[0041] 本发明所述具有PDAI钝化层的钙钛矿薄膜，其扫描电子显微镜SEM图，如图5所示。
[0042] 本发明所述具有钙钛矿薄膜的太阳能电池，包括基底为导电ITO玻璃，所述基底上设置电子传输层，所述电子传输层优选的为氧化锡SnO2电子传输层，所述电子传输层上设置钙钛矿层，所述钙钛矿层上旋涂PDAI钝化层，所述钝化层上旋涂2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-OMeTAD)空穴传输层，所述空穴传输层之上设置电极。
[0043] 本发明所述具有钙钛矿薄膜的太阳能电池，所述基底的导电ITO基底分别用常规洗涤剂水溶液，去离子水，丙酮和异丙醇依次超声清洗15min，干燥后，紫外线(UV)-臭氧处理20min。
[0044] 所述氧化锡SnO2电子传输层，首先制作SnO2的水溶胶，所述SnO2的水溶胶是含量为15％的SnO2水溶胶，按体积比1:3的稀释比稀释在氨水中得到。然后将所述电子传输材料SnO2的水溶胶以4000 rpm的转速，旋涂30s，150℃退火30min，获得电子传输层，厚度为20～
60nm。
60nm。
[0045] 制作PbI2溶液，所述PbI2溶液是浓度为1.5M，溶剂为体积比为9：1的DMF和DMSO混合溶剂，具体为691.5mg PbI2溶于900uL DMF和100uL DMSO中得到。
[0046] 将所述SnO2电子传输冷却后的基底再次紫外臭氧处理15min后，将PbI2溶液以1500rpm的转速，旋涂30s，70℃退火1min，冷却到室温。用2000rpm的转速将FAI（Formamidinium iodide，甲脒氢碘酸盐），MAI（methylammonium iodide，甲胺氢碘酸盐）和MACl（methylammonium chloride，甲胺氢氯酸盐）的混合溶液，包括90mg FAI，6.39mg MAI和9mg MACl溶于1mL异丙醇中形成的混合溶液，在PbI2层上旋涂30s，150℃下退火20min，形成钙钛矿层。
[0047] 将PDAI的饱和溶液用4000rpm的转速在钙钛矿上旋涂30s，形成钝化层。
[0048] 将spiro-OMeTAD溶液用rpm的转速在钝化层上旋涂30s，形成空穴传输层。spiro-OMeTAD溶液的组成为72.3mg spiro-OMeTAD，30uL 4-叔丁基吡啶以及35uL双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液(浓度为260mg/mL)的混合溶，1mL氯苯。最后，蒸镀100nm金作为电极。
[0049] 本发明所述具有钝化分子为PDAI的钙钛矿薄膜的太阳能电池，其J-V（电流密度与电压特性曲线）测试结果，如图4所示，钝化层具有PDAI的太阳能电池的器件效率16.649906%，具体参数为：短路电流：23.489775mA/cm2,，开路电压：980.06615mV，填充因子：0.723232。用PDAI钝化后的太阳能电池效率明显降低。PDAI和PDMAI相比，只少了一个亚甲基。该实施例证明烷基部分赋予整个分子一定的柔性，使得功能基团可以自由旋转，增加与钙钛矿发生作用的可能性，对钝化分子能否发挥钝化作用十分重要。
[0050] 本发明的钙钛矿薄膜和具有钙钛矿薄膜的太阳能电池，在钙钛矿薄膜表面设置具有钝化作用的钝化层，所述钝化层包括钝化分子，所述钝化分子为有机分子，特别是可以同时提高钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的有机分子结构。
[0051] 本发明旨所述钙钛矿薄膜和太阳能电池的钙钛矿层可以是n-i-p结构的钙钛矿薄膜，本发明的钝化层可以消除n-i-p结构的钙钛矿薄表面的带电缺陷，同时增强钝化分子与钙钛矿之间的作用力，有效覆盖结构缺陷。本发明钝化层的钝化分子结构通式为；芳基可以为：亚芳基、杂亚芳基、亚芳基乙烯撑、杂亚芳基乙烯撑、亚芳基乙炔撑、杂亚芳基乙炔撑中的任意一种，x≥1；烷基中的y≥1；功能基团可以为巯基、胺基、铵基、硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。
[0052] 本发明可以采用旋涂法和浸泡法在钙钛矿薄膜表面形成钝化层。其中功能基团为硫酸酯、磷酸酯、磺酸酯中的任意一种。所述钝化层需在100℃退火5-10min。
[0053] 本发明钝化分子两端的功能基团均可以与钙钛矿相互作用，钝化带电缺陷。钝化分子中间的芳基部分疏水，可以覆盖结构缺陷，隔绝水氧。钝化分子中间烷基部分赋予整个分子一定的柔性，使得功能基团可以自由旋转，增加与钙钛矿发生作用的可能性。本发明钝化后的钙钛矿薄膜，由于钝化层的钝化分子特征在于芳基的两端均具有功能基团，增强了钝化分子与钙钛矿之间的作用力；更重要的是，当两端的功能基团都与钙钛矿发生作用时，中间的芳基部分可以更有效的覆盖钙钛矿表面，修复结构缺陷；最终提高钙钛矿太阳能电池的效率。
[0054] 以上内容是对本发明创造的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明创造的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明创造的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。对本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。
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