技术领域
[0001] 本
发明属于光电器件领域，具体涉及一种
电子传输修饰层，并将该修饰层用于
钙钛矿太阳能电池中。
背景技术
[0002] 由于
能源问题，太阳能电池受到了人们的广泛关注。近几年来，基于钙钛矿材料作为吸光材料的
钙钛矿太阳能电池取得了飞速的发展，太阳能电池效率达到了20％以上(Nature,2015,476-480)，具有一定的商业应用价值。
[0003] 钙钛矿太阳能电池分为介孔结构和平面结构，平面结构又分为平面p-i-n结构和平面n-i-p结构。由于平面结构制备工艺简单，对其研究较多。其中平面n-i-p钙钛矿太阳能电池的基本结构是透明导电衬底/电子传输层/钙钛矿层/空穴传输层/金属
电极。其中钙钛矿层的形貌对光生载流子的产生和传输起着重要作用。高效率的钙钛矿太阳能电池要求钙钛矿层形貌均匀、平整致密。然而通常通过
旋涂法得到的钙钛矿层很难达到均匀平整，并且经常出现一些针孔裂缝，导致钙钛矿层
覆盖不完全，出现漏
电流，限制了钙钛矿太阳能电池效率的进一步提高。
发明内容
[0004] 本发明提出一种电子传输修饰层，所述的修饰层为含有两个
氨基以上的有机分子，修饰层分子所含的氨基与钙钛矿材料中氨基具有相互作用，将其涂覆在钙钛矿太阳能电池电子传输层上，可以诱导钙钛矿材料规整的生长，同时可以改善电子传输层和钙钛矿层间的界面
接触，有效提高太阳能电池的光电转换效率。
[0005] 本发明所述的钙钛矿太阳能电池，其结构包括透明导电衬底、电子传输层、修饰层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极。其中修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，通过涂覆的方法修饰在电子传输层上。
[0006] 所述的修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，除端基外含1-8个
碳原子。
[0007] 所述的电子传输层为TiO2、ZnO、SnO2或Zn2SnO4，膜厚为20-100nm。
[0008] 所述的透明导电衬底为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃或柔性基底。
[0009] 所述的钙钛矿层为CH3NH3PbI3-xBrx或CH3NH3PbI3-xClx，其中0≤x≤3。
[0010] 所述的空穴传输层为68mM的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲
氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、26mM的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和55mM的4-叔丁基吡啶的混合物，所用
溶剂为体积比为10：1的氯苯和乙腈的混合物，厚度为100-500nm。
[0011] 所述的金属电极为金、
银、
铜、镁或
铝。
[0012] 本发明的有益效果是：
[0013] 本发明所提供的钙钛矿太阳能电池，在电子传输层和钙钛矿层之间还设有修饰层，所述的修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，修饰层分子所含的氨基与钙钛矿材料中氨基具有相互作用，能够以异相成核的方式取代钙钛矿材料中的氨基，诱导钙钛矿材料规整的生长，减少
缺陷的产生，使钙钛矿层平整致密、形貌均匀，同时可以使电子传输层和钙钛矿层间的界面接触紧密，降低界面
电阻，有效提高太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
[0014] 图1为本发明太阳能电池的结构示意图。
[0015] 图2是本发明
实施例1中太阳能电池电流
密度-
电压曲线。
[0016] 图3是本发明实施例1没有修饰层的钙钛矿层扫描电镜图。
[0017] 图4是本发明实施例1修饰后的钙钛矿层扫描电镜图。
具体实施方式
[0018] 下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
[0019] 如图1所示，本发明所述的钙钛矿太阳能电池，其结构包括透明导电衬底、电子传输层、修饰层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极。其中修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，通过涂覆的方法修饰在电子传输层上。
[0020] 优选的修饰层为含有两个氨基以上的有机分子，除端基外含1-8个碳原子。
[0021] 优选的修饰层为尿素、三聚氰胺、缩二脲、氰基胍或硫脲，厚度为0.1-10nm。修饰层配成浓度为1-2mg/mL溶液通过涂覆的方法修饰在电子传输层上。优选尿素、三聚氰胺、缩二脲、氰基胍或硫脲溶解于甲醇中。
[0022] 优选的电子传输层为TiO2、ZnO、SnO2或Zn2SnO4，膜厚为20-100nm。
[0023] 优选的透明导电衬底为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃或柔性基底。
[0024] 优选的钙钛矿层为CH3NH3PbI3-xBrx或CH3NH3PbI3-xClx，其中0≤x≤3，厚度为100-500nm。
[0025] 优选的空穴传输层为68mM的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、26mM的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和55mM的4-叔丁基吡啶的混合溶液制备得到，溶液所用溶剂为体积比为10：1的氯苯和乙腈的混合物，厚度为100-500nm。
[0026] 优选的金属电极为金、银、铜、镁或铝。
[0027] 实施例1：
[0028] 将覆盖有氧化铟
锡的玻璃基底依次用
洗涤剂水溶液、去离子水、丙
酮和异丙醇超声洗涤后，在基底上湿法旋涂ZnO，厚度为20nm。尿素溶解于甲醇溶液中，浓度为2mg/mL，旋涂在ZnO表面，厚度为0.5nm，尿素分子式如下：
[0029]
[0030] 然后旋涂法制备厚度为100nm的CH3NH3PbI3钙钛矿层，70度下
热处理20分钟后，旋涂2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和4-叔丁基吡啶的混合溶液，厚度为200nnm，最后用
真空蒸
镀的方法制备银电极。所制备的有修饰层的电池效率为12.9％，优于同等条件下没有经过修饰的钙钛矿太阳能电池效率9.1％，太阳能电池电流密度-电压曲线见图2。说明修饰层可以有效提高钙钛矿太阳能电池效率。主要原因是没有修饰层的钙钛矿表面存在针孔裂缝，如扫描电镜图3所示，经过尿素修饰后，钙钛矿层平整致密、形貌均匀，如扫描电镜图4所示。
[0031] 实施例2：
[0032] 将覆盖有FTO的玻璃基底依次用洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇超声洗涤后，在基底上湿法旋涂TiO2，厚度为50nm。三聚氰胺溶解于甲醇溶液中，浓度为1mg/mL，旋涂在TiO2表面，厚度为0.1nm，三聚氰胺分子式如下：
[0033]
[0034] 然后旋涂法制备厚度为500nm的CH3NH3PbI2Br钙钛矿层，70度下热处理20分钟后，旋涂2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和4-叔丁基吡啶的混合溶液，厚度为200nm，最后用真空蒸镀的方法制备金电极。所制备的电池效率为12.1％，优于同等条件下没有经过修饰的钙钛矿太阳能电池效率9.1％。
[0035] 实施例3：
[0036] 将覆盖有FTO的玻璃基底依次用洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇超声洗涤后，在基底上湿法旋涂SnO2，厚度为100nm。缩二脲溶解于甲醇溶液中，浓度为2mg/mL，旋涂在SnO2表面，厚度为10nm，缩二脲分子式如下：
[0037]
[0038] 然后旋涂法制备厚度为200nm的CH3NH3PbBr3钙钛矿层，70度下热处理20分钟后，旋涂2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和4-叔丁基吡啶的混合物，厚度为100nm，最后用真空蒸镀的方法制备铝电极。所制备的电池效率为10.7％，优于同等条件下没有经过修饰的钙钛矿太阳能电池效率9.1％。
[0039] 实施例4：
[0040] 将覆盖有FTO的玻璃基底依次用洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇超声洗涤后，在基底上湿法旋涂Zn2SnO4，厚度为30nm。氰基胍溶解于甲醇溶液中，浓度为2mg/mL，旋涂在Zn2SnO4表面，厚度为0.2nm，氰基胍分子式如下：
[0041]
[0042] 然后旋涂法制备厚度为300nm的CH3NH3PbI2Cl钙钛矿层，70度下热处理10分钟后，旋涂2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和4-叔丁基吡啶的混合溶液，厚度为500nm，最后用真空蒸镀的方法制备镁电极。所制备的电池效率为11.9％，优于同等条件下没有经过修饰的钙钛矿太阳能电池效率9.1％。
