一种电子传输层、钙钛矿太阳能电池、钙钛矿/硅叠层电池及其制备方法

本发明属于太阳能电池材料与，具体涉及一种电子传输层、钙钛矿太阳能电池、钙钛矿/硅叠层电池及其制备方法。

背景技术：

1、钙钛矿太阳能电池是第三代高效薄膜电池的代表，良好的吸光性、较快的电荷传输速率、巨大的开发潜力，展现了高效率、高柔性和低成本的特性。钙钛矿单结电池在实验室中的最高效率达到了26.1%，逐步接近硅电池最高效率水平27.09%。钙钛矿电池与硅电池具有良好的叠层电池匹配度，可通过将宽带隙的钙钛矿电池叠加在窄带隙的晶硅电池上形成新型的叠层电池，该结构拓宽了太阳能光谱的利用范围，产生比单结电池更高效率的叠层电池。目前钙钛矿/硅叠层电池的实验室效率已经达到了34.6%，距离其理论极限45%还有较大的提升空间。钙钛矿太阳能电池和钙钛矿/硅叠层电池兼具高转换效率和低制造成本的优势，有望成为未来光伏产业技术发展的重要方向。

2、反式钙钛矿太阳能电池的电子传输层一般采用溶液法制备，将富勒烯衍生物pcbm溶解在有机溶剂中，通过旋涂或刮涂等方式沉积到衬底上。由于溶液法制备的pcbm薄膜的能量无序度较大，且对钙钛矿上界面的缺陷钝化能力不足，限制了器件效率。pcbm分子容易在光热条件下发生自聚集，降低了器件长期稳定性。并且溶液法制备的电子传输层无法在绒面硅底电池上均匀覆盖。因此，有必要研制出具有更好的电子抽取与输运能力、更低的能量无序度以及更好的稳定性的电子传输层。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种电子传输层、钙钛矿太阳能电池、钙钛矿/硅叠层电池及其制备方法。常用的电子传输层pcbm是一种含有苯环和酯基团的分子，酯基团在高温、光照、水分等条件下容易发生水解，导致分子结构破坏。而富勒烯c60是由60个碳原子组成的球形分子，其结构非常稳定。通过热蒸发c60制备电子传输层可以解决其稳定性以及在叠层电池中均匀覆盖的问题。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、一种电子传输层的制备方法，所述电子传输层用于钙钛矿太阳能电池和钙钛矿/硅叠层电池，通过热蒸发富勒烯c60制备电子传输层。

4、进一步地，所述的电子传输层材料为c60。

5、进一步地，所述的热蒸发速率为0.1 å/s-10 å/s。

6、进一步地，所述的电子传输层的厚度范围为5-50 nm。

7、本发明还提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括导电玻璃基底，空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和金属电极。

8、进一步地，所述的空穴传输层和钙钛矿吸收层之间有钝化层，所述的钝化层包含meo-2pacz和meo-4pacz中的一种或两种。

9、进一步地，所述的电子传输层和金属电极之间有空穴阻挡层，所述的空穴阻挡层为bcp，厚度范围为5-20 nm。

10、本发明还提供了一种钙钛矿/硅叠层电池，所述的电子传输层为采用上述技术方案制备的电子传输层。

11、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

12、本发明提供一种电子传输层、钙钛矿太阳能电池、钙钛矿/硅叠层电池及其制备方法。上述用于钙钛矿太阳能电池和钙钛矿/硅叠层电池的电子传输层的方法，由于采用热蒸发c60工艺，提高其稳定性，同时解决了叠层电池中电子传输层均匀覆盖的问题。

技术特征：

1.一种电子传输层的制备方法，所述的电子传输层用于钙钛矿太阳能电池和钙钛矿/硅叠层电池，其特征在于，电子传输层的制备方法为：通过热蒸发富勒烯获得薄膜。

2.根据权利要求1所述的电子传输层的制备方法，其特征在于，所述的电子传输层材料为c60。

3.根据权利要求1所述的电子传输层的制备方法，其特征在于，所述的热蒸发速率为0.1 å/s-10 å/s。

4.根据权利要求1所述的电子传输层的制备方法，其特征在于，所述的电子传输层的厚度范围为5-50 nm。

5.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的太阳能电池结构依次为导电玻璃基底，空穴传输层、钙钛矿吸收层、权利要求1-4任意一项所述的电子传输层和金属电极。

6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的空穴传输层和钙钛矿吸收层之间有钝化层，所述的钝化层包含meo-2pacz和meo-4pacz中的一种或两种。

7. 根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的电子传输层和金属电极之间有空穴阻挡层，所述的空穴阻挡层为bcp，厚度范围为5-20 nm。

8.一种钙钛矿/硅叠层电池，其特征在于，包括权利要求1-4任意一项所述的电子传输层制备方法制备的电子传输层。

技术总结本发明涉及太阳能电池材料与技术领域，具体公开了一种电子传输层、钙钛矿太阳能电池、钙钛矿/硅叠层电池及其制备方法。一种电子传输层的制备方法，所述电子传输层用于钙钛矿太阳能电池和钙钛矿/硅叠层电池，通过热蒸发富勒烯C60制备电子传输层。由于采用热蒸发C60工艺，提高其稳定性，同时解决了叠层电池中电子传输层均匀覆盖的问题，有利于大面积生产。技术研发人员：刘欢,熊雯靖,朱彦合,白赛受保护的技术使用者：电子科技大学长三角研究院（湖州）技术研发日：技术公布日：2024/12/23