一种钙钛矿量子点太阳能电池及其制备方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿量子点太阳能电池及其制备方法。


背景技术：

2.太阳能是清洁、安全和可持续的低碳能源，太阳能电池可直接将太阳能转化为电能。钙钛矿量子点是一种准零维纳米材料，由于其具有带隙可控调节、多激子效应、可溶液加工、兼容性优异和制备工艺简单等独特优势，在太阳能电池、光电探测器和发光二极管等光电器件中具有潜在的应用价值。钙钛矿量子点太阳能电池是以钙钛矿量子点薄膜作为光吸收层，结合高效的载流子(电子和空穴)输运媒介形成的光-电能量转换器件，其光-电能量转换效率在5年间从10.77％大幅提升至18％以上。其中，全无机cspbi3钙钛矿量子点由于其不含易挥发的有机阳离子组分(甲胺ma或甲脒fa)，并且相比于块体全无机cspbi3钙钛矿材料在室温下具有更好的立方相稳定性而被广泛研究，目前全无机cspbi3钙钛矿量子点电池的光-电能量转换效率已突破15％，显示出巨大的应用潜力，有望成为光伏领域的未来方向。
3.然而，钙钛矿量子点表面高密度的原始绝缘长链有机油酸/油胺配体严重影响量子点的导电性和量子点间的电子耦合等物理性质，不利于太阳能电池内载流子的输运和提取，传统的非质子性乙酸甲酯/乙酸乙酯反溶剂，钙钛矿量子点在经过其处理后仍会在表面残留大量原始绝缘配体；然而，钙钛矿量子点表面配体去除的同时会在其表面残留大量结构缺陷，这些缺陷将作为复合中心捕获载流子，严重限制太阳能电池内电子、空穴载流子的分离和收集以及器件的工作稳定性；此外，钙钛矿量子点表面配体的过量去除会使量子点结构稳定性下降，例如全无机cspbi3钙钛矿量子点会从带隙为1.73电子伏的立方相转变为带隙为2.82电子伏的正交相，不利于太阳光的吸收。基于上述原因，目前钙钛矿量子点太阳能电池仍然存在光-电能量转换效率较低、器件工作稳定性差、器件性能重复性差和制备工艺控制难的问题。
4.目前，探索一种简单、高效且重复性高的方法，将钙钛矿量子点表面原始长链绝缘有机配体彻底替换为导电性好的短链配体，从而改善钙钛矿量子点太阳能电池器件内电荷载流子的分离和提取，对钙钛矿量子点太阳能电池未来发展尤为重要。


技术实现要素：

5.本发明提供一种钙钛矿量子点太阳能电池及其制备方法，针对现有钙钛矿量子点太阳能电池光吸收层制备过程中存在的不足，提供的钙钛矿量子点太阳能电池能够兼顾优异的光-电能量转换效率和良好的工作稳定性。
6.本发明提供一种钙钛矿量子点太阳能电池及其制备方法。所述钙钛矿量子点太阳能电池包括：导电玻璃衬底，在所述导电玻璃衬底上依次沉积的电子传输层、钙钛矿量子点光吸收层、空穴传输层和金属电极层；钙钛矿量子点光吸收层为经过含短链配体的介电常
数在5～20之间的醇溶液后处理的立方相abx3型钙钛矿量子点薄膜，其中a为铯或甲脒，b为铅，x为碘或溴。本发明利用含短链配体的醇类溶液对钙钛矿量子点光吸收层进行后处理，将量子点表面长链绝缘配体极大程度地替换为导电性好的短链配体，改善量子点的导电性和量子点间的电子耦合，同时钝化量子点表面缺陷减少非辐射复合，从而改善太阳能电池器件内电荷载流子的分离和提取，实现优异的光-电能量转换效率和良好的工作稳定性。
7.根据本发明提供的钙钛矿量子点太阳能电池，所述醇溶液中的醇溶剂为叔戊醇、仲戊醇、正戊醇、叔丁醇、仲丁醇、正丁醇或异丙醇，优选为仲戊醇。本发明中，所述含短链配体的介电常数在5～20之间的醇溶液中的醇溶剂为叔戊醇(介电常数5.78)、仲戊醇(介电常数13.71)、正戊醇(介电常数13.90)、叔丁醇(介电常数12.47)、仲丁醇(介电常数16.56)、正丁醇(介电常数17.51)或异丙醇(介电常数19.92)；发明人意外发现，当本发明中醇溶剂优选为仲戊醇时所提供的钙钛矿量子点太阳能电池各项性能更佳。
8.根据本发明提供的钙钛矿量子点太阳能电池，所述配体包括碘化胆碱、2-苯乙胺氢碘酸盐、甲脒氢碘酸盐、二甲胺氢碘酸盐、胍氢碘酸盐、2-苯乙胺氢溴酸盐、甲脒氢溴酸盐或胍氢溴酸盐；配体优选为碘化胆碱。
9.根据本发明提供的钙钛矿量子点太阳能电池，所述电子传输层的材料包括二氧化锡、二氧化钛或氧化锌；电子传输层材料优选为二氧化锡。
10.根据本发明提供的钙钛矿量子点太阳能电池，所述空穴传输层的材料包括2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](ptaa)或聚三己基噻吩(p3ht)；空穴传输层材料优选为spiro-ometad。
[0011]
根据本发明提供的钙钛矿量子点太阳能电池，所述金属电极层的材料包括银、金或铝；金属电极层材料优选为银。
[0012]
本发明中，当采用上述各层尤其是优选材料相互配合，所提供的钙钛矿量子点太阳能电池各项性能更佳。
[0013]
根据本发明提供的钙钛矿量子点太阳能电池，所述电子传输层的厚度为20～100nm；和/或，所述空穴传输层的厚度为50～200nm；和/或，所述钙钛矿量子点光吸收层的厚度为200～800nm；和/或，所述金属电极层的厚度为50～200nm。
[0014]
本发明还提供一种钙钛矿量子点太阳能电池的制备方法，所述钙钛矿量子点光吸收层的制备包括：将所述含短链配体的介电常数为5～20的醇溶液对所述abx3型钙钛矿量子点薄膜进行后处理。
[0015]
根据本发明提供的钙钛矿量子点太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0016]
1)在导电玻璃衬底上旋涂电子传输材料，得到电子传输层；
[0017]
2)在所述电子传输层上旋涂钙钛矿量子点溶液，再铺上第一反溶剂，保持1～10s后旋涂，重复上述步骤2～8次，得到钙钛矿量子点薄膜；
[0018]
3)在所述钙钛矿量子点薄膜上铺盖所述含短链配体的介电常数为5～20的醇溶液，保持1～60s后旋涂，再铺盖第二反溶剂保持1～3s后旋涂，得到钙钛矿量子点光吸收层；
[0019]
4)在所述钙钛矿量子点光吸收层上旋涂空穴传输材料，得到空穴传输层；
[0020]
5)在所述空穴传输层表面真空热蒸镀金属电极材料，得到所述钙钛矿量子点太阳能电池。
[0021]
本发明中，通过含短链配体的介电常数在5～20之间的醇溶液对钙钛矿量子点薄膜进行后处理，能够使得量子点表面原始长链绝缘有机配体最大程度地替换为导电性好的短链配体，进而改善钙钛矿量子点的导电性和量子点间的电子耦合，同时钝化量子点表面缺陷减少非辐射复合，从而改善太阳能电池器件内电荷载流子的分离和提取，使钙钛矿量子点太阳能电池获得更优异的光-电能量转换性能和稳定性。
[0022]
根据本发明提供的钙钛矿量子点太阳能电池的制备方法，步骤1)中，所述电子传输材料的溶剂为乙醇或水，旋涂转速为1000～5000rpm，旋涂时间为20～60s；和/或，步骤2)中，旋涂转速为500～3000rpm，旋涂时间为20～100s；和/或，步骤2)，所述第一反溶剂包括乙酸甲酯或乙酸乙酯；和/或，步骤3)，所述第二反溶剂包括乙酸甲酯或乙酸乙酯；和/或，步骤4)中，旋涂转速为1000～5000rpm，旋涂时间为20～60s。
[0023]
本发明中，钙钛矿量子点溶液的溶剂优选为辛烷，钙钛矿量子点溶液浓度为60～150mg/ml；所述含配体的介电常数在5～20之间的醇溶液的配制方法优选包括将配体粉末以浓度为0.02～1mg/ml溶于介电常数在5～20之间的醇中，超声震荡直至配体粉末完全溶解后得到澄清的液体；所述空穴传输材料的溶剂包括氯苯或甲苯，空穴传输材料的溶液浓度为5～90mg/ml。
[0024]
本发明的有益效果至少在于：
[0025]
1)利用介电常数在5～20之间的醇(配体的溶剂)对钙钛矿量子点光吸收层进行后处理，可以利用醇的质子性以及合适的介电常数帮助更彻底地去除量子点表面的原始长链绝缘配体，增加量子点的导电性，改善量子点间的耦合；将优选的短链配体溶于介电常数在5～20之间的醇中对钙钛矿量子点光吸收层进行后处理，在最大程度上去除量子点表面原始绝缘配体的同时将导电性好的短链配体引入量子点表面，保证量子点优异的导电性同时钝化因配体去除在量子点表面引入的结构缺陷，降低量子点的非辐射复合同时稳定其立方相结构。本发明通过提升钙钛矿量子点光吸收层的载流子传输性能，有效改善了钙钛矿量子点太阳能电池中电荷载流子的分离和提取，从而使所述钙钛矿量子点太阳能电池显示出优异的光-电能量转换效率和良好的工作稳定性。
[0026]
2)利用醇(配体的溶剂)对钙钛矿量子点光吸收层进行后处理，可以通过采用介电常数不同的醇对不同组分的钙钛矿量子点光吸收层中的配体含量分别进行合理调控，使太阳能电池器件的载流子提取能力和光-电能量转换性能得到极大提高。
[0027]
3)利用含短链配体的介电常数在5～20之间的醇溶液对钙钛矿量子点光吸收层进行后处理，可以大幅提高钙钛矿量子点太阳能电池制备的可重复性，降低在量子点合成、提纯及太阳能电池制备过程中对量子点表面原始配体含量的严格要求，从而降低了高性能量子点太阳能电池的制备成本和制备工艺复杂性。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
[0029]
图1为本发明提供的钙钛矿量子点太阳能电池的器件结构示意图；
[0030]
图2为实施例1制备得到的钙钛矿量子点太阳能电池横截面的扫描电镜图；
[0031]
图3为本发明实施例1制备的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；
[0032]
图4为本发明实施例1制备的钙钛矿量子点太阳能电池的工作稳定性曲线图；
[0033]
图5为本发明实施例2制备的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；
[0034]
图6为本发明实施例3制备的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；
[0035]
图7为本发明实施例4制备的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；
[0036]
图8为本发明实施例5制备的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；
[0037]
图9为本发明对比例1制备的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；
[0038]
图10为本发明对比例2制备的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；
[0039]
图11为本发明对比例3制备的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图。
[0040]
图中，1-导电玻璃衬底，2-电子传输层，3-钙钛矿量子点光吸收层，4-空穴传输层，5-金属电极层。
具体实施方式
[0041]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
[0042]
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。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。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。
[0043]
实施例1
[0044]
本实施例提供一种钙钛矿量子点太阳能电池的制备方法，结构如图1所示，在导电玻璃衬底1上，依次沉积的电子传输层2，钙钛矿量子点光吸收层3，空穴传输层4和金属电极层5；制备方法的具体步骤如下：
[0045]
一)制备油酸/油胺配体包覆的cspbi3钙钛矿量子点溶液：将0.407g碳酸铯溶解于20ml十八烯和1.25ml油酸中，120℃下真空脱气1h，然后在氮气气氛中将温度提高到150℃，直到碳酸铯与油酸充分反应为澄清透明的油酸铯，合成的油酸铯前体溶液在氮气气氛中保存。将0.922g碘化铅和50ml十八烯装入三口烧瓶中，120℃下真空脱气1h，随后在氮气下分
别将5ml的油酸和油胺注入烧瓶中，保持温度一直到所有的铅前体完全溶解。在氮气保护下将反应体系加热至180℃。当反应温度达到时，快速向反应瓶中注入120℃预热的油酸铯前体4ml，在5-7s内快速将三口烧瓶放入冰浴中冷却至室温。第一步提纯通过向合成的cspbi3钙钛矿量子点溶液中加入3倍体积的乙酸甲酯反溶剂，使用高速离心机在8000rpm下离心5min，将离心管中的沉淀物分别以50mg/ml分散到正己烷中。随后将经过一次提纯的量子点溶液加入等体积的乙酸甲酯反溶剂再次沉淀，使用高速离心机在4000rpm下离心5min，然后将两次纯化的量子点沉淀分散在正己烷中，冷藏过夜以沉淀多余杂质。使用前，将量子点溶液在室温下真空下干燥，将干燥后的量子点固体以浓度为85mg/ml分散在正辛烷中，得到油酸/油胺配体包覆的cspbi3钙钛矿量子点的正辛烷溶液。
[0046]
二)制备钙钛矿量子点太阳能电池：
[0047]
1、将铟掺杂氧化锡(ito)导电玻璃依次在洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇中超声清洗20min，将清洗后的ito玻璃用氮气吹干后再在臭氧清洗机内清洗20min。
[0048]
2、在大气环境下，在洗涤干净的ito导电玻璃衬底上旋涂体积分数为2.67％的二氧化锡水溶液制备厚度为30nm的二氧化锡薄膜，旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为30s，随后在150℃下退火30分钟，得到电子传输层。将ito/二氧化锡再次放入臭氧清洗机内清洗15min。
[0049]
3、在大气环境下保持相对湿度低于40％，将cspbi3钙钛矿量子点的正辛烷溶液(85mg/ml)旋涂在二氧化锡薄膜上，采用两段式工艺，转速分别为1000rpm和2000rpm，时间分别为10s和20s。然后将乙酸甲酯反溶剂铺满量子点薄膜表面，保持5s后以2000rpm的速度旋涂30s得到干燥薄膜。上述过程重复5次，获得厚度为500nm的量子点薄膜。将碘化胆碱粉末以浓度为0.1mg/ml溶于介电常数为13.71的仲戊醇中，在超声波清洗机内震荡直至配体粉末完全溶解后得到澄清的液体。将碘化胆碱的仲戊醇溶液铺满量子点薄膜表面保持5s，以2000rpm的速度旋涂60s。再将乙酸乙酯反溶剂铺满量子点薄膜表面保持2s后以2000rpm的速度旋涂30s去除表面杂质，得到钙钛矿量子点光吸收层。
[0050]
4、在大气环境下保持相对湿度低于10％，将2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)以72.3mg/ml的浓度溶于氯苯中，向溶液中加入28.8μl 4-叔丁基吡啶(4-tbp)、17.5μl双三氟甲磺酰亚胺锂(li-tfsi)的乙腈溶液(520mg/ml)和10μl钴基(iii)双三氟甲烷磺酰亚胺盐(fk209)的乙腈溶液(300mg/ml)；将所述溶液以4000rpm的速度在钙钛矿量子点光吸收层上旋涂30s，得到厚度为100nm的空穴传输层。
[0051]
5、在空穴传输层上以8
×
10-4
pa的真空度和/s的速度真空热蒸镀厚度为100nm的银作为金属电极层，得到钙钛矿量子点太阳能电池。
[0052]
将实施例1制备得到的量子点太阳能电池的横截面进行扫描电子显微镜检测，得到量子点太阳能电池横截面的扫描电镜图，参见图2，其中最上面的黑色层为样品仓里的真空部分。
[0053]
参见图3，是本实施例提供的利用碘化胆碱的仲戊醇溶液后处理的cspbi3钙钛矿量子点薄膜作为光吸收层的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；在国际标准太阳光谱(am 1.5g)，入射光强度为100mw/cm2的测试条件下，测得的器件的短路电流密度为17.80ma/cm2，开路电压为1.27v，填充因子为0.731，光-电能量转换效率为16.53％。
[0054]
参见图4，是本实施例提供的利用碘化胆碱的仲戊醇溶液后处理的cspbi3钙钛矿量子点薄膜作为光吸收层的钙钛矿量子点太阳能电池在未经过封装下处理下的工作稳定性曲线图，所述钙钛矿量子点太阳能电池在空气(相对湿度5～15％)中老化40天后能保持其初始效率的93％。
[0055]
实施例2
[0056]
本实施例提供一种钙钛矿量子点太阳能电池的制备方法，结构如图1所示，在导电玻璃衬底1上，依次沉积的电子传输层2，钙钛矿量子点光吸收层3，空穴传输层4和金属电极层5；制备方法的具体步骤如下：
[0057]
一)同实施例1的步骤制备油酸/油胺配体包覆的cspbi3钙钛矿量子点溶液
[0058]
二)制备钙钛矿量子点太阳能电池：
[0059]
1、将铟掺杂氧化锡(ito)导电玻璃依次在洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇中超声清洗20min，将清洗后的ito玻璃用氮气吹干后再在臭氧清洗机内清洗20min。
[0060]
2、在大气环境下，在洗涤干净的ito导电玻璃衬底上旋涂体积分数为2.67％的二氧化锡水溶液制备厚度为30nm的二氧化锡薄膜，旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为30s，随后在150℃下退火30min，得到电子传输层。将ito/二氧化锡再次放入臭氧清洗机内清洗15min。
[0061]
3、在大气环境下保持相对湿度低于40％，将cspbi3钙钛矿量子点的正辛烷溶液(85mg/ml)旋涂在二氧化锡薄膜上，采用两段式工艺，转速分别为1000rpm和2000rpm，时间分别为10s和20s。然后将乙酸甲酯反溶剂铺满量子点薄膜表面，保持5s后以2000rpm的速度旋涂30s得到干燥薄膜。上述过程重复5次，获得厚度为500nm的量子点薄膜。将碘化胆碱粉末以浓度为0.1mg/ml溶于介电常数为13.90的正戊醇中，在超声波清洗机内震荡直至配体粉末完全溶解后得到澄清的液体。将碘化胆碱的正戊醇溶液铺满量子点薄膜表面保持5s，以2000rpm的速度旋涂60s。再将乙酸乙酯反溶剂铺满量子点薄膜表面保持2s后以2000rpm的速度旋涂30s去除表面杂质，得到钙钛矿量子点光吸收层。
[0062]
4、在大气环境下保持相对湿度低于10％，将2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)以72.3mg/ml的浓度溶于氯苯中，向溶液中加入28.8μl 4-叔丁基吡啶(4-tbp)、17.5μl双三氟甲磺酰亚胺锂(li-tfsi)的乙腈溶液(520mg/ml)和10μl钴基(iii)双三氟甲烷磺酰亚胺盐(fk209)的乙腈溶液(300mg/ml)；将所述溶液以4000rpm的速度在钙钛矿量子点光吸收层上旋涂30s，得到厚度为100nm的空穴传输层。
[0063]
5、在空穴传输层上以8
×
10-4
pa的真空度和/s的速度真空热蒸镀厚度为100nm的银作为金属电极层，得到钙钛矿量子点太阳能电池。
[0064]
参见图5，是本实施例提供的利用碘化胆碱的正戊醇溶液后处理的cspbi3钙钛矿量子点薄膜作为光吸收层的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；在国际标准太阳光谱(am 1.5g)，入射光强度为100mw/cm2的测试条件下，测得的器件的短路电流密度为17.62ma/cm2，开路电压为1.23v，填充因子为0.743，光-电能量转换效率为16.11％。
[0065]
实施例3
[0066]
本实施例提供一种钙钛矿量子点太阳能电池的制备方法，结构如图1所示，在导电玻璃衬底1上，依次沉积的电子传输层2，钙钛矿量子点光吸收层3，空穴传输层4和金属电极
层5；制备方法的具体步骤如下：
[0067]
同实施例1的步骤制备油酸/油胺配体包覆的cspbi3钙钛矿量子点溶液
[0068]
1、将铟掺杂氧化锡(ito)导电玻璃依次在洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇中超声清洗20min，将清洗后的ito玻璃用氮气吹干后再在臭氧清洗机内清洗20min。
[0069]
2、在大气环境下，在洗涤干净的ito导电玻璃衬底上旋涂体积分数为2.67％的二氧化锡水溶液制备厚度为30nm的二氧化锡薄膜，旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为30s，随后在150℃下退火30分钟，得到电子传输层。将ito/二氧化锡再次放入臭氧清洗机内清洗15min。
[0070]
3、在大气环境下保持相对湿度低于40％，将cspbi3钙钛矿量子点的正辛烷溶液(85mg/ml)旋涂在二氧化锡薄膜上，采用两段式工艺，转速分别为1000rpm和2000rpm，时间分别为10s和20s。然后将乙酸甲酯反溶剂铺满量子点薄膜表面，保持5s后以2000rpm的速度旋涂30s得到干燥薄膜。上述过程重复5次，获得厚度为500nm的量子点薄膜。将碘化胆碱粉末以浓度为0.1mg/ml溶于介电常数为12.47的叔丁醇中，在超声波清洗机内震荡直至配体粉末完全溶解后得到澄清的液体。将碘化胆碱的叔丁醇溶液铺满量子点薄膜表面保持5s，以2000rpm的速度旋涂60s。再将乙酸乙酯反溶剂铺满量子点薄膜表面保持2s后以2000rpm的速度旋涂30s去除表面杂质，得到钙钛矿量子点光吸收层。
[0071]
4、在大气环境下保持相对湿度低于10％，将2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)以72.3mg/ml的浓度溶于氯苯中，向溶液中加入28.8μl 4-叔丁基吡啶(4-tbp)、17.5μl双三氟甲磺酰亚胺锂(li-tfsi)的乙腈溶液(520mg/ml)和10μl钴基(iii)双三氟甲烷磺酰亚胺盐(fk209)的乙腈溶液(300mg/ml)；将所述溶液以4000rpm的速度在钙钛矿量子点光吸收层上旋涂30s，得到厚度为100nm的空穴传输层。
[0072]
5、在空穴传输层上以8
×
10-4
pa的真空度和/s的速度真空热蒸镀厚度为100nm的银作为金属电极层，得到钙钛矿量子点太阳能电池。
[0073]
参见图6，是本实施例提供的利用碘化胆碱的叔丁醇溶液后处理的cspbi3钙钛矿量子点薄膜作为光吸收层的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；在国际标准太阳光谱(am 1.5g)，入射光强度为100mw/cm2的测试条件下，测得的器件的短路电流密度为17.68ma/cm2，开路电压为1.25v，填充因子为0.713，光-电能量转换效率为15.76％。
[0074]
实施例4
[0075]
本实施例提供一种钙钛矿量子点太阳能电池的制备方法，结构如图1所示，在导电玻璃衬底1上，依次沉积的电子传输层2，钙钛矿量子点光吸收层3，空穴传输层4和金属电极层5；制备方法的具体步骤如下：
[0076]
同实施例1的步骤制备油酸/油胺配体包覆的cspbi3钙钛矿量子点溶液
[0077]
1、将铟掺杂氧化锡(ito)导电玻璃依次在洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇中超声清洗20min，将清洗后的ito玻璃用氮气吹干后再在臭氧清洗机内清洗20min。
[0078]
2、在大气环境下，在洗涤干净的ito导电玻璃衬底上旋涂体积分数为2.67％的二氧化锡水溶液制备厚度为30nm的二氧化锡薄膜，旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为30s，随后在150℃下退火30分钟，得到电子传输层。将ito/二氧化锡再次放入臭氧清洗机内清洗15min。
[0079]
3、在大气环境下保持相对湿度低于40％，将cspbi3钙钛矿量子点的正辛烷溶液(85mg/ml)旋涂在二氧化锡薄膜上，采用两段式工艺，转速分别为1000rpm和2000rpm，时间分别为10s和20s。然后将乙酸甲酯反溶剂铺满量子点薄膜表面，保持5s后以2000rpm的速度旋涂30s得到干燥薄膜。上述过程重复5次，获得厚度为500nm的量子点薄膜。将碘化甲脒粉末以浓度为0.05mg/ml溶于介电常数为13.71的仲戊醇中，在超声波清洗机内震荡直至配体粉末完全溶解后得到澄清的液体。将碘化甲脒的仲戊醇溶液铺满量子点薄膜表面保持5s，以2000rpm的速度旋涂60s。再将乙酸乙酯反溶剂铺满量子点薄膜表面保持2s后以2000rpm的速度旋涂30s去除表面杂质，得到钙钛矿量子点光吸收层。
[0080]
4、在大气环境下保持相对湿度低于10％，将2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)以72.3mg/ml的浓度溶于氯苯中，向溶液中加入28.8μl 4-叔丁基吡啶(4-tbp)、17.5μl双三氟甲磺酰亚胺锂(li-tfsi)的乙腈溶液(520mg/ml)和10μl钴基(iii)双三氟甲烷磺酰亚胺盐(fk209)的乙腈溶液(300mg/ml)；将所述溶液以4000rpm的速度在钙钛矿量子点光吸收层上旋涂30s，得到厚度为100nm的空穴传输层。
[0081]
5、在空穴传输层上以8
×
10-4
pa的真空度和/s的速度真空热蒸镀厚度为100nm的银作为金属电极层，得到钙钛矿量子点太阳能电池。
[0082]
参见图7，是本实施例提供的利用碘化甲脒的仲戊醇溶液后处理的cspbi3钙钛矿量子点薄膜作为光吸收层的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；在国际标准太阳光谱(am 1.5g)，入射光强度为100mw/cm2的测试条件下，测得的器件的短路电流密度为17.52ma/cm2，开路电压为1.23v，填充因子为0.72，光-电能量转换效率为15.53％。
[0083]
实施例5
[0084]
本实施例提供一种钙钛矿量子点太阳能电池的制备方法，结构如图1所示，在导电玻璃衬底1上，依次沉积的电子传输层2，钙钛矿量子点光吸收层3，空穴传输层4和金属电极层5；制备方法的具体步骤如下：
[0085]
同实施例1的步骤制备油酸/油胺配体包覆的cspbi3钙钛矿量子点溶液
[0086]
1、将铟掺杂氧化锡(ito)导电玻璃依次在洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇中超声清洗20min，将清洗后的ito玻璃用氮气吹干后再在臭氧清洗机内清洗20min。
[0087]
2、在大气环境下，在洗涤干净的ito导电玻璃衬底上旋涂体积分数为2.67％的二氧化锡水溶液制备厚度为30nm的二氧化锡薄膜，旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为30s，随后在150℃下退火30分钟，得到电子传输层。将ito/二氧化锡再次放入臭氧清洗机内清洗15min。
[0088]
3、在大气环境下保持相对湿度低于40％，将cspbi3钙钛矿量子点的正辛烷溶液(85mg/ml)旋涂在二氧化锡薄膜上，采用两段式工艺，转速分别为1000rpm和2000rpm，时间分别为10s和20s。然后将乙酸甲酯反溶剂铺满量子点薄膜表面，保持5s后以2000rpm的速度旋涂30s得到干燥薄膜。上述过程重复5次，获得厚度为500nm的量子点薄膜。将2-苯乙胺氢碘酸盐粉末以浓度为0.1mg/ml溶于介电常数为13.71的仲戊醇中，在超声波清洗机内震荡直至配体粉末完全溶解后得到澄清的液体。将2-苯乙胺氢碘酸盐的仲戊醇溶液铺满量子点薄膜表面保持5s，以2000rpm的速度旋涂60s。再将乙酸乙酯反溶剂铺满量子点薄膜表面保持2s后以2000rpm的速度旋涂30s去除表面杂质，得到钙钛矿量子点光吸收层。
[0089]
4、在大气环境下保持相对湿度低于10％，将2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)以72.3mg/ml的浓度溶于氯苯中，向溶液中加入28.8μl 4-叔丁基吡啶(4-tbp)、17.5μl双三氟甲磺酰亚胺锂(li-tfsi)的乙腈溶液(520mg/ml)和10μl钴基(iii)双三氟甲烷磺酰亚胺盐(fk209)的乙腈溶液(300mg/ml)；将所述溶液以4000rpm的速度在钙钛矿量子点光吸收层上旋涂30s，得到厚度为100nm的空穴传输层。
[0090]
5、在空穴传输层上以8
×
10-4
pa的真空度和/s的速度真空热蒸镀厚度为100nm的银作为金属电极层，得到钙钛矿量子点太阳能电池。
[0091]
参见图8，是本实施例提供的利用2-苯乙胺氢碘酸盐的仲戊醇溶液后处理的cspbi3钙钛矿量子点薄膜作为光吸收层的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；在国际标准太阳光谱(am1.5g)，入射光强度为100mw/cm2的测试条件下，测得的器件的短路电流密度为17.68ma/cm2，开路电压为1.25v，填充因子为0.717，光-电能量转换效率为15.86％。
[0092]
对比例1
[0093]
本对比例提供一种钙钛矿量子点太阳能电池，其制备步骤具体包括：
[0094]
一)同实施例1的步骤制备油酸/油胺配体包覆的cspbi3钙钛矿量子点溶液；
[0095]
二)制备钙钛矿量子点太阳能电池：
[0096]
1、将铟掺杂氧化锡(ito)导电玻璃依次在洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇中超声清洗20min，将清洗后的ito玻璃用氮气吹干后再在臭氧清洗机内清洗20min。
[0097]
2、在大气环境下，在洗涤干净的ito导电玻璃衬底上旋涂体积分数为2.67％的二氧化锡水溶液制备厚度为30nm的二氧化锡薄膜，旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为30s，随后在150℃下退火30min，得到电子传输层。将ito/二氧化锡再次放入臭氧清洗机内清洗15min。
[0098]
3、在大气环境下保持相对湿度低于40％，将cspbi3钙钛矿量子点的正辛烷溶液(85mg/ml)旋涂在二氧化锡薄膜上，采用两段式工艺，转速分别为1000rpm和2000rpm，时间分别为10s和20s。然后将乙酸甲酯反溶剂铺满量子点薄膜表面，保持5s后以2000rpm的速度旋涂30s得到干燥薄膜。上述过程重复5次，获得厚度为500nm的量子点薄膜。将碘化胆碱粉末以浓度为0.1mg/ml溶于乙酸乙酯中，在超声波清洗机内震荡60min后，将溶液以4000rpm离心5min去除未溶解的配体粉末，收取上清液备用。将碘化胆碱的乙酸乙酯溶液铺满量子点薄膜表面保持5s，以2000rpm的速度旋涂30s。再将乙酸乙酯反溶剂铺满量子点薄膜表面保持2s后以2000rpm的速度旋涂30s去除表面杂质，得到钙钛矿量子点光吸收层。
[0099]
4、在大气环境下保持相对湿度低于10％，将2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)以72.3mg/ml的浓度溶于氯苯中，向溶液中加入28.8μl 4-叔丁基吡啶(4-tbp)、17.5μl双三氟甲磺酰亚胺锂(li-tfsi)的乙腈溶液(520mg/ml)和10μl钴基(iii)双三氟甲烷磺酰亚胺盐(fk209)的乙腈溶液(300mg/ml)；将所述溶液以4000rpm的速度在钙钛矿量子点光吸收层上旋涂30s，得到厚度为100nm的空穴传输层。
[0100]
5、在空穴传输层上以8
×
10-4
pa的真空度和/s的速度真空热蒸镀厚度为100nm的银作为金属电极层，得到钙钛矿量子点太阳能电池。
[0101]
参见图9，是本对比例提供的利用碘化胆碱的乙酸乙酯溶液后处理的cspbi3钙钛矿量子点薄膜作为光吸收层的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；在
国际标准太阳光谱(am 1.5g)，入射光强度为100mw/cm2的测试条件下，测得的器件的短路电流密度为17.57ma/cm2，开路电压为1.25v，填充因子为0.681，光-电能量转换效率为14.96％。
[0102]
对比例2
[0103]
本对比例提供一种钙钛矿量子点太阳能电池，其制备步骤具体包括：
[0104]
一)同实施例1的步骤制备油酸/油胺配体包覆的cspbi3钙钛矿量子点溶液；
[0105]
二)制备钙钛矿量子点太阳能电池：
[0106]
1、将铟掺杂氧化锡(ito)导电玻璃依次在洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇中超声清洗20min，将清洗后的ito玻璃用氮气吹干后再在臭氧清洗机内清洗20min。
[0107]
2、在大气环境下，在洗涤干净的ito导电玻璃衬底上旋涂体积分数为2.67％的二氧化锡水溶液制备厚度为30nm的二氧化锡薄膜，旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为30s，随后在150℃下退火30分钟，得到电子传输层。将ito/二氧化锡再次放入臭氧清洗机内清洗15min。
[0108]
3、在大气环境下保持相对湿度低于40％，将cspbi3钙钛矿量子点的正辛烷溶液(85mg/ml)旋涂在二氧化锡薄膜上，采用两段式工艺，转速分别为1000rpm和2000rpm，时间分别为10s和20s。然后将乙酸甲酯反溶剂铺满量子点薄膜表面，保持5s后以2000rpm的速度旋涂30s得到干燥薄膜。上述过程重复5次，获得厚度为500nm的量子点薄膜。将碘化甲脒粉末以浓度为0.05mg/ml溶于乙酸乙酯中，在超声波清洗机内震荡直至配体粉末完全溶解后得到澄清的液体。将碘化甲脒的乙酸乙酯溶液铺满量子点薄膜表面保持3s，以2000rpm的速度旋涂30s。再将乙酸乙酯反溶剂铺满量子点薄膜表面保持2s后以2000rpm的速度旋涂30s去除表面杂质，得到钙钛矿量子点光吸收层。
[0109]
4、在大气环境下保持相对湿度低于10％，将2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)以72.3mg/ml的浓度溶于氯苯中，向溶液中加入28.8μl 4-叔丁基吡啶(4-tbp)、17.5μl双三氟甲磺酰亚胺锂(li-tfsi)的乙腈溶液(520mg/ml)和10μl钴基(iii)双三氟甲烷磺酰亚胺盐(fk209)的乙腈溶液(300mg/ml)；将所述溶液以4000rpm的速度在钙钛矿量子点光吸收层上旋涂30s，得到厚度为100nm的空穴传输层。
[0110]
5、在空穴传输层上以8
×
10-4
pa的真空度和/s的速度真空热蒸镀厚度为100nm的银作为金属电极层，得到钙钛矿量子点太阳能电池。
[0111]
参见图10，是本对比例提供的利用碘化甲脒的乙酸乙酯溶液后处理的cspbi3钙钛矿量子点薄膜作为光吸收层的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；在国际标准太阳光谱(am1.5g)，入射光强度为100mw/cm2的测试条件下，测得的器件的短路电流密度为17.59ma/cm2，开路电压为1.22v，填充因子为0.684，光-电能量转换效率为14.67％。
[0112]
对比例3
[0113]
本对比例提供一种钙钛矿量子点太阳能电池，其制备步骤具体包括：
[0114]
一)同实施例1的步骤制备油酸/油胺配体包覆的cspbi3钙钛矿量子点溶液；
[0115]
二)制备钙钛矿量子点太阳能电池：
[0116]
1、将铟掺杂氧化锡(ito)导电玻璃依次在洗涤剂水溶液、去离子水、丙酮和异丙醇中超声清洗20min，将清洗后的ito玻璃用氮气吹干后再在臭氧清洗机内清洗20min。
[0117]
2、在大气环境下，在洗涤干净的ito导电玻璃衬底上旋涂体积分数为2.67％的二氧化锡水溶液制备厚度为30nm的二氧化锡薄膜，旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为30s，随后在150℃下退火30分钟，得到电子传输层。将ito/二氧化锡再次放入臭氧清洗机内清洗15min。
[0118]
3、在大气环境下保持相对湿度低于40％，将cspbi3钙钛矿量子点的正辛烷溶液(85mg/ml)旋涂在二氧化锡薄膜上，采用两段式工艺，转速分别为1000rpm和2000rpm，时间分别为10s和20s。然后将乙酸甲酯反溶剂铺满量子点薄膜表面，保持5s后以2000rpm的速度旋涂30s得到干燥薄膜。上述过程重复5次，获得厚度为500nm的量子点薄膜。将2-苯乙胺氢碘酸盐粉末以浓度为0.1mg/ml溶于乙酸乙酯中，在超声波清洗机内震荡直至配体粉末完全溶解后得到澄清的液体。将2-苯乙胺氢碘酸盐的乙酸乙酯溶液铺满量子点薄膜表面保持5s，以2000rpm的速度旋涂30s。再将乙酸乙酯反溶剂铺满量子点薄膜表面保持2s后以2000rpm的速度旋涂30s去除表面杂质，得到钙钛矿量子点光吸收层。
[0119]
4、在大气环境下保持相对湿度低于10％，将2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)以72.3mg/ml的浓度溶于氯苯中，向溶液中加入28.8μl 4-叔丁基吡啶(4-tbp)、17.5μl双三氟甲磺酰亚胺锂(li-tfsi)的乙腈溶液(520mg/ml)和10μl钴基(iii)双三氟甲烷磺酰亚胺盐(fk209)的乙腈溶液(300mg/ml)；将所述溶液以4000rpm的速度在钙钛矿量子点光吸收层上旋涂30s，得到厚度为100nm的空穴传输层。
[0120]
5、在空穴传输层上以8
×
10-4
pa的真空度和/s的速度真空热蒸镀厚度为100nm的银作为金属电极层，得到钙钛矿量子点太阳能电池。
[0121]
参见图11，是本对比例提供的利用2-苯乙胺氢碘酸盐的乙酸乙酯溶液后处理的cspbi3钙钛矿量子点薄膜作为光吸收层的钙钛矿量子点太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图；在国际标准太阳光谱(am 1.5g)，入射光强度为100mw/cm2的测试条件下，测得的器件的短路电流密度为17.63ma/cm2，开路电压为1.25v，填充因子为0.671，光-电能量转换效率为14.78％。
[0122]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。