一种复合空穴传输层以及钙钛矿太阳能电池的制备方法与流程

本发明属于钙钛矿太阳能电池制备，特别涉及一种复合空穴传输层以及钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术：

1、近年来，钙钛矿太阳能电池受到广泛关注，钙钛矿太阳能电池以有机金属卤化物为光吸收层。钙钛矿为abx3型的立方八面体结构，此种材料制备的薄膜太阳能电池工艺简便、生产成本低、稳定且转化率高，自2009年至今，光电转换效率从3.8%提升至26.6%以上，不仅效率上可与商业化的晶硅太阳能电池相媲美且具有较大的成本优势。

2、近两年反型钙钛矿太阳能电池快速发展，光电转换效率得到了显著提升，中国科学技术大学徐集贤教授团队创造了钙钛矿电池稳态效率的认证世界纪录26.7%，被国际权威的世界纪录榜《solar cell efficiency tables》收录。这一快速发展主要得益于自组装分子（sams）材料的快速发展，现有技术大多在氧化镍空穴传输层上再制备sam分子。但实验发现，由于能级不匹配、氧化镍表面缺陷、润湿性、锚定基团的反应性不够等因素共同作用导致氧化镍表面羟基与sam分子结合能力弱，键合不够牢固，无法在衬底上形成均匀分布，限制了大面积钙钛矿太阳能电池的进一步发展。另一方面，sam分子中的磷酸基团容易被氧化，需要在氮气环境下进行涂布，并且sam分子经老化后因多种因素导致能级产生变化，从而影响钙钛矿太阳能电池性能。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种复合空穴传输层以及钙钛矿太阳能电池的制备方法，不仅提高了空穴传输层与空穴界面层之间的界面结合力，优化了界面修饰效果，提高了sam自组装覆盖率和均匀性，还简化了工艺流程，提高了生产效率，降低了生产成本，提高了钙钛矿太阳能电池的性能，提升了钙钛矿太阳能电池的长期稳定性和耐老化性能。

2、本发明是这样实现的，提供一种复合空穴传输层，包括如下步骤：

3、步骤一、在含导电层的基底表面制备空穴传输层；

4、步骤二、将氧化铝纳米颗粒分散于sam自组装小分子的溶液中，并进行超声分散，形成氧化铝和sam的均匀分散液；在分散液中添加浓度为0.001mg/ml~1mg/ml的苯基硅烷，得到前驱体溶液；

5、步骤三、在空气中，将前驱体溶液涂覆在已预先制备的空穴传输层表面，干燥后得到空穴界面层，空穴传输层和空穴界面层组成所需的复合空穴传输层；其中，

6、氧化铝纳米颗粒粒径范围为5nm~50nm，在分散液中的质量分数0.01%~2%，sam自组装分子为含至少1个磷酸基团的自组装分子，浓度为0.1mg/ml~2mg/ml，分散液的分散溶剂为dmf、乙醇、异丙醇、四氢呋喃中至少一种溶剂。

7、本发明是这样实现的，提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

8、步骤1、清洗并紫外臭氧处理带透明导电层的基底；

9、步骤2、利用如前所述的复合空穴传输层的制备方法，在透明导电层表面制备复合空穴传输层；

10、步骤3、在复合空穴传输层上制备钙钛矿吸光层；

11、步骤4、在钙钛矿吸光层上制备电子传输层；

12、步骤5、在电子传输层上制备背电极，完成钙钛矿太阳能电池的制备；其中，所述钙钛矿吸光层的制备材料为分子式为abx3钙钛矿层材料，其中a为铯、铷、胺基、脒基、碱族中至少一种一价阳离子，b为铅、锡、钨、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铑、钯、银、镉、铟、锑、锇、铱、铂、金、汞、铊、铋和钋中至少一种二价金属阳离子，x为碘、溴、氯、砹、硫氰根、醋酸根中至少一种阴离子。

13、与现有技术相比，本发明的复合空穴传输层以及钙钛矿太阳能电池的制备方法具有以下特点：

14、1、提高界面结合力：本发明通过将氧化铝纳米颗粒（al2o3 nps）和sam自组装分子预结合，作为htl，可以有效防止氧化镍（niox）和sam自组装材料的直接接触，避免了由于化学性质差异导致的氧化镍（niox）与sam自组装材料界面结合力不足的问题。这种物理、可见的涂覆过程，相较于现有的发生在界面的自组装化学键合过程，可以更好地控制和优化界面修饰效果。

15、2、优化界面修饰效果：本发明将自组装的化学键合过程转化为物理、可见的涂覆过程，使得界面修饰的效果更加可控和优化。通过调节氧化铝纳米颗粒和sam自组装分子的比例和配比，可以精确控制界面修饰的厚度和均匀性，从而提高htl（空穴传输层）的性能。

16、3、提高sam自组装覆盖率和均匀性：本发明通过将sam自组装过程转化为物理、可见的涂覆过程，可以有效提高sam自组装材料的覆盖率和均匀性。与传统的化学反应过程相比，物理涂覆过程受环境因素的影响更小，从而可以更稳定地控制sam自组装材料的覆盖率和均匀性，进一步提高htl的性能。

17、4、简化工艺流程：本发明通过将氧化铝纳米颗粒和sam自组装分子结合作为htl，简化了现有的多层结构工艺流程，提高了生产效率，降低了生产成本。

18、5、苯基硅烷的添加可以有效防止sam分子中的磷酸基团氧化的发生，实现在空气中的大面积涂布，并且解决sam分子在老化过程中的氧化问题，提升钙钛矿太阳能电池的稳定性。

1.一种复合空穴传输层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的复合空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为5nm~30nm。

3.如权利要求1所述的复合空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述空穴界面层的厚度为5nm~50nm。

4.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.如权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.如权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.如权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：