CN113497189A - 具有超疏水封装层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有超疏水封装层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该钙钛矿太阳能电池包括具有钙钛矿活性层的电池主体以及设置在所述电池主体上的超疏水封装层，所述超疏水封装层的材料为1H,1H,2H,2H‑全氟癸基硫醇(PFDT)。本发明提供的钙钛矿太阳能电池，利用PFDT超疏水材料避免空气中的水蒸气与钙钛矿接触，降低钙钛矿太阳能电池的降解速率，进而提高钙钛矿太阳能电池的长期稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种具有超疏水封装层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能取之不尽用之不竭，规模化利用太阳能对于减少环境污染和缓解全球温室效应具有重要意义。有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池近年来发展迅速，被美国《科学》杂志评选为十大科学突破之一。近十年来，其光电转换效率从最初报道的3.8％发展到现在的25.2％，在效率上追上了发展了65年的多晶硅太阳能电池，从而成为了最具有商业应用前景的新一代太阳能电池技术。
然而，限制钙钛矿太阳能电池产业化的主要因素是稳定性，主要体现在有机/无机杂化钙钛矿对湿度、光照以及温度敏感，将有机/无机杂化钙钛矿置于特定的湿度、光照以及温度环境中，钙钛矿分解成没有光伏特性的PbI2、MAI以及HI。因此，提高钙钛矿的稳定性对推动钙钛矿太阳能电池的产业化生产具有重要意义。目前，提高钙钛矿太阳能电池稳定性最重要的手段是封装，所采用的封装材料主要是酯类等聚合物，采用热压法或紫外固化法封装。而这类封装工艺复杂，所以，急需寻找一种可应用简易的封装工艺的封装材料，达到抑制钙钛矿分解，最终提升钙钛矿太阳能电池的长期稳定性的目的。
发明内容
为解决上述钙钛矿太阳能电池中封装材料存在的问题，本发明提供了一种具有超疏水封装层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
为了达到上述发明目的，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池，包括具有钙钛矿活性层的电池主体以及设置在所述电池主体上的超疏水封装层；其中，超疏水封装层的材料为1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇。
进一步地，所述电池主体包括依次叠加设置导电基底、电荷阻挡层、钙钛矿活性层、电荷传输层和电极层；所述超疏水封装层设置于所述电极层上。
优选地，所述超疏水封装层为单分子层的1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇。
进一步地，所述超疏水封装层的厚度在1nm以上。
进一步优选地，所述超疏水封装层的厚度为1～200nm。
进一步优选地，所述超疏水封装层的厚度为5～50nm。
进一步地，所述钙钛矿活性层为钙钛矿吸光材料形成的膜层，所述钙钛矿吸光材料为ABX3，其中，A为CH3NH3、NH2CHNH2、Cs中的至少一种；B为Pb、Sn中的至少一种；X为I、Br、Cl、CN、SCN中的至少一种。
优选地，所述钙钛矿活性层的厚度为100～1000nm。
进一步优选地，所述钙钛矿活性层的厚度为400～800nm。
进一步地，所述电荷阻挡层选自电子阻挡层或空穴阻挡层，所述电荷阻挡层厚度为10～200nm；所述电荷传输层选自电子传输层或空穴传输层，所述电荷传输层厚度为10～200nm。
优选地，所述电子阻挡层的材料选自NiO、PEDOT和P3HT中的一种；所述空穴阻挡层层的材料为TiO2、ZnO、SnO2中的一种；所述电子传输层的材料为PCBM或C60；所述空穴传输层的材料为Spiro-OMeTAD、PTAA、NiO、CuI、CuGaO2中的一种。
进一步地，所述电子传输层和电极层之间还包括界面层。
优选地，所述界面层包含BCP或Bis-C60材料。
优选地，所述界面层的厚度为10～80nm。
本发明还提供上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括步骤：
制备形成具有钙钛矿活性层的电池主体；
将1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇制成有机溶液，使所述有机溶液在所述电池主体上成膜，形成了超疏水封装层。
进一步地，所述电池主体的制备步骤包括：
在导电基底上形成电荷阻挡层；
在电荷阻挡层上形成钙钛矿活性层；
在钙钛矿活性层上形成电荷传输层；
在电荷传输层上形成电极层。
进一步地，所述超疏水封装层成膜的方法为热蒸汽成膜法。
优选地，所述有机溶液中的有机溶剂为异丙醇、氯苯、甲苯中的一种。
优选地，所述有机溶液中1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇的浓度为0.1～20μL/mL。
进一步优选地，所述有机溶液中1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇的浓度为0.5～10μL/mL。
本发明提供的钙钛矿太阳能电池，包含1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇(PFDT)超疏水封装层，利用PFDT超疏水材料避免空气中的水蒸气与钙钛矿接触，降低钙钛矿太阳能电池的降解速率，提高了钙钛矿太阳能电池的长期稳定性。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，将本发明的实施例的特点和优点变得更加清楚，附图中：
图1为本发明实施例1的太阳能电池器件结构示意图；
图2为本发明实施例2的太阳能电池器件结构示意图；
图3为实施例1和对比例1的钙钛矿太阳能电池SC-1和SC-3的光电转换效率结果对比图；
图4为实施例2和对比例2的钙钛矿太阳能电池SC-2和SC-4的光电转换效率结果对比图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
本发明的发明人基于现有钙钛矿太阳能电池长期稳定性较差，封装材料不理想的问题，提供了一种降解速率低、长期稳定性优异的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
1、本发明的一些实施方案提供了一种钙钛矿太阳能电池，其由下至上依次叠加有：导电基底、空穴阻挡层、钙钛矿活性层、空穴传输层、电极层和超疏水封装层，其中，超疏水封装层为1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇(PFDT)薄层。
本发明的一些实施方案提供了上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：
(1)准备导电基底，并对其进行清洗。
导电基底为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。例如，将FTO(掺氟氧化锡)或ITO(掺锡氧化铟)导电玻璃放在超声清洗器中清洗。
例如：依次用pH＝8～10的弱碱性液体洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮各清洗5～20min。对导电基底进行清洗也可以采用本领域可以使用的其他方法进行。
(2)在导电基底上形成空穴阻挡层。
空穴阻挡层可以是致密TiO2层、ZnO层、SnO2层中的一种。
优选空穴阻挡层厚度为10～200nm。
例如：通过将有机钛源的溶液喷涂在导电基底上并加热进行，有机钛源可以是钛酸异丙酯。更具体地，将清洗干净的FTO导电玻璃基底在400～600℃下加热，将0.01～0.05mol/L的钛酸异丙酯异丙醇溶液喷涂在此基底上，加热20～60min，形成20～100nm厚的致密TiO2空穴阻挡层。
(3)在空穴阻挡层上形成钙钛矿活性层。
钙钛矿活性层是钙钛矿吸光材料制成的薄膜层。钙钛矿吸光材料为ABX3，是一种有机-无机杂化钙钛矿结构材料，A、B是指金属，X是非金属，它们的化学比是1:1:3。其中：A＝CH3NH3、NH2CHNH2、Cs中的至少一种；B＝Pb、Sn或它们的混合物；X＝I、Br、Cl、CN、SCN中的至少一种。
目前，形成钙钛矿活性层的方法有多种，如涂布法、气相沉积法以及混合工艺等。其中最常用的是前驱体溶液沉积法，具体地：将钙钛矿前驱体溶液旋涂在空穴阻挡层上，然后经过退火处理使钙钛矿前驱体溶液中的溶剂挥发，形成一定厚度的钙钛矿活性层。钙钛矿前驱体溶液包括：溶剂和能生成钙钛矿吸光材料的溶质。
钙钛矿活性层的厚度优选在100～1000nm，更优选的厚度为400～800nm，最佳厚度是600nm。当钙钛矿活性层的厚度低于100nm的时候，捕获的光子数相对较少，造成的短路电流密度较低。但是当钙钛矿活性层厚度高于1000nm时，会增加器件的串联电阻，造成填充因子较低。
例如：取100μL的钙钛矿前驱体溶液旋涂在空穴阻挡层上，在100℃环境下，加热30min，使钙钛矿前驱体溶液中的溶剂挥发形成厚度为400nm的钙钛矿活性层。
(4)在钙钛矿活性层上形成空穴传输层。
空穴传输层起到传输空穴的作用，对空穴传输材料的要求是其能级与钙钛矿材料的价带匹配，并具备良好的空穴传输能力。空穴传输层的材料可以是2,2',7,7'-四-(二甲氧基二苯胺)-螺芴(Spiro-OMeTAD)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、NiO、CuI、CuGaO2中的一种。
优选空穴传输层厚度为10～200nm。
例如：将Spiro-OMeTAD的氯苯溶液旋涂在钙钛矿活性层上，在50～150℃加热台上加热5～20min min得到空穴传输层。
(5)在空穴传输层上形成电极层。
电极层可以是Au、Ag、Cu电极中的一种。优选该电极层的厚度为10～200nm，更优选的厚度为100nm。
例如：通过蒸镀法得到厚度为50～200nm的Au电极层。
(6)在电极层上形成超疏水封装层。
超疏水封装层优选为单分子层的1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇(PFDT)。
超疏水封装层的厚度优选在1nm以上，当厚度低于1nm时，形成的超疏水封装层不致密，空气中的水蒸气会渗入器件中。超疏水封装层的厚度更大、致密度更高时，疏水效果更好，但是某些成膜方法很难制备出较厚的超疏水封装层。因此，优选超疏水封装层的厚度为1～200nm，进一步优选超疏水封装层的厚度为5～50nm。
形成PFDT薄膜的方法为：将PFDT制成有机溶液，在电极层上形成超疏水封装层。溶解PFDT的溶剂可以是乙醇、异丙醇、氯苯等有机溶剂。
优选有机溶液中1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇的浓度为0.1-20μL/mL。
优选采用热蒸汽法形成PFDT薄膜。
例如：取100μL的PFDT溶解在10mL的异丙醇溶剂中，在50～150℃的加热台上加热30～200min，形成蒸汽，将钙钛矿电池置于该蒸汽氛围中，得到超疏水封装层。
2、本发明的另一些实施方案提供了一种钙钛矿太阳能电池，其由下至上依次叠加有：导电基底、电子阻挡层、钙钛矿活性层、电子传输层、电极层和超疏水封装层，其中，超疏水封装层为1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇薄层。
本发明的一些实施方案提供了上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：
(1)准备导电基底，并对其进行清洗。
导电基底为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。例如，将FTO(掺氟氧化锡)或ITO(掺锡氧化铟)导电玻璃放在超声清洗器中清洗。
例如：依次用pH＝8～10的弱碱性液体洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮各清洗5～20min。对导电基底进行清洗也可以采用本领域可以使用的其他方法进行。
(2)在导电基底上形成电子阻挡层。
电子阻挡层的选自NiO层、聚乙烯二氧噻吩层(PEDOT)、聚3-己基噻吩层(P3HT)中的一种。
优选电子阻挡层厚度为10～200nm。
例如：通过将有机镍源的溶液喷涂在导电基底上并加热进行，有机镍源可以是乙酰丙酮镍。更具体地，将清洗干净的FTO导电玻璃基底在400～600℃下加热，将0.01～0.05mol/L的乙酰丙酮镍乙腈溶液喷涂在此导电玻璃基底上，加热20～60min，形成20～100nm厚度的致密NiO电子阻挡层。
(3)在电子阻挡层上形成钙钛矿活性层。
钙钛矿活性层是钙钛矿吸光材料制成的薄膜层。钙钛矿吸光材料为ABX3，其中：A＝CH3NH3、NH2CHNH2、Cs中的至少一种；B＝Pb、Sn或它们的混合物；X＝I、Br、Cl、CN、SCN中的至少一种。
形成钙钛矿活性层的方法：将钙钛矿吸光材料旋涂在电子阻挡层上，加热使钙钛矿吸光材料溶剂挥发形成一定厚度的钙钛矿活性层。钙钛矿活性层的厚度优选在100～1000nm，更优选的厚度为400～800nm，最佳厚度是600nm。
例如：取100μL的钙钛矿吸光材料，利用气相法或旋涂法沉积在碱金属氢氧化物层上，在70～200℃退火10～60min得到。
(4)在钙钛矿活性层上形成电子传输层。
电子传输层起到传输电子，阻挡空穴与电子复合的作用，对电子传输材料的要求是其能级与电极的导带位置匹配，并且具备高的电子迁移率和高的透光率。电子传输层选自富勒烯衍生物PCBM层或C60层。
优选电子传输层厚度为10～200nm。
例如：将PCBM的氯苯溶液旋涂在钙钛矿活性层上，在50～150℃加热台上加热5～20min得到电子传输层。
(5)在电子传输层上形成电极层。
电极层可以是Au、Ag、Cu电极中的一种。优选该电极层的厚度为10～200nm，更优选的厚度为100nm。
例如：通过蒸镀法得到厚度为50～200nm的Au电极层。
(6)在电极层上形成超疏水封装层。
超疏水封装层优选为单分子层的1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇。
形成PFDT薄膜的方法为：将PFDT制成有机溶液，在电极层上形成超疏水封装层。溶解PFDT的溶剂可以是异丙醇、氯苯、甲苯等有机溶剂。
优选有机溶液中1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇的浓度为0.1-20μL/mL。
超疏水封装层的厚度优选在1nm以上，当厚度低于1nm时，形成的超疏水封装层不致密，空气中的水蒸气会渗入器件中。超疏水封装层的厚度更大、致密度更高时，疏水效果更好，但是某些成膜方法很难制备出较厚的超疏水封装层。优选超疏水封装层的厚度为1～200nm，进一步优选超疏水封装层的厚度为5～50nm。
优选采用热蒸汽法形成PFDT薄膜。
例如：取100μL的PFDT溶解在10mL的异丙醇溶剂中，在50～150℃的加热台上加热30～200min，形成蒸汽，将钙钛矿电池置于该蒸汽氛围中，得到超疏水封装层。
3、本发明的一些实施方案还提供包括叠加有界面层的钙钛矿太阳能电池，界面层在电子传输层和电极层之间。
本发明的一些实施方案提供上述钙钛矿太阳能电池的制备方法。该制备方法与前述第2种实施方案的制备方法基本相同，只在步骤(4)与步骤(5)之间增加了形成界面层的步骤(4-1)：在电子传输层上形成界面层，其作用主要是阻挡空穴传输到金属电极上，进而降低界面的复合。其他步骤不变，进而将电极层形成在界面层上。
界面层为包含浴铜灵(BCP)或Bis-C60的薄膜层，薄膜层厚度优选为10～80nm。
例如：将过饱和的BCP的甲醇溶液旋涂在电子传输层上，在70～100℃的加热台上加热5～20min得到界面层。
本发明采用PFDT作为钙钛矿太阳能电池的超疏水封装层的有益技术效果有两方面：首先，PFDT的超疏水性能可以有效地阻绝空气中的水，避免了水汽对钙钛矿的侵蚀作用，降低钙钛矿太阳能电池的降解速率，提高钙钛矿太阳能电池的长期稳定性；其次，PFDT的分子中具有孤对电子，可以钝化钙钛矿的表面缺陷态(如，可以对钙钛矿中的Pb进行钝化)，提高了钙钛矿的传输速率，减少了电荷传输层/钙钛矿活性层的界面复合，最终可很好地提高太阳能电池光电转换效率。
以下将结合具体的实施例来说明本发明的上述钙钛矿太阳能电池及其制备方法，本领域技术人员所理解的是，下述实施例仅是本发明上述钙钛矿太阳能电池及其制备方法的具体示例，而不用于限制其全部。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的常规技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
制备钙钛矿太阳能电池，编号为SC-1：
(1)清洗：将FTO导电玻璃基底放在超声清洗器中依次用pH＝8弱碱性液体洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮各清洗5min；
(2)空穴阻挡层制备：将清洗干净的FTO导电玻璃基底在500℃下加热，将配置好的0.05mol/L的钛酸异丙酯异丙醇溶液喷涂在此基底上，加热20min形成约20nm致密TiO2空穴阻挡层；
(3)钙钛矿活性层制备：将100μL钙钛矿前驱体溶液旋涂在空穴阻挡层上，在100℃的加热台上加热60min得到500nm的钙钛矿活性层；
(4)空穴传输层制备：将配置好的80mg/mL的Spiro-OMeTAD氯苯溶液旋涂在钙钛矿活性层上，在100℃的加热台上加热10min得到80nm的空穴层；
(5)电极层制备：将上述步骤(1)-(4)所制备得到的半电池放置在蒸镀机中，通过调节蒸发速率得到厚度为100nm的Au电极层；
(6)超疏水封装层制备：量取80μL的PFDT溶解在8mL的异丙醇溶剂中，搅拌1h，得到澄清溶液。将该溶液置于器皿中放置在100℃的加热台上，得到PFDT蒸汽，将上述未封装的太阳能电池置于PFDT蒸汽中，得到PFDT单分子封装的钙钛矿太阳能电池SC-1。
图1是上述钙钛矿太阳能电池SC-1的器件结构示意图，SC-1包括从下至上依次分布的透明导电基底1-1、空穴阻挡层1-2、钙钛矿活性层1-3、空穴传输层1-4、电极层1-5和超疏水封装层1-6。
实施例2
制备钙钛矿太阳能电池，编号为SC-2：
(1)清洗：将FTO透明导电玻璃基底放在超声清洗器中依次pH＝10弱碱性液体洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮各清洗10min；
(2)电子阻挡层制备：将清洗干净的FTO导电玻璃基底在500℃下加热，将配置好的4mg/mL的乙酰丙酮镍的乙腈溶液喷涂在此基底上，加热20min形成厚度约30nm的致密NiO电子阻挡层；
(3)钙钛矿活性层制备：将100μL钙钛矿前驱体溶液旋涂在碱金属氢氧化物界面修饰层上，在100℃的加热台上加热60min得到500nm的钙钛矿活性层；
(4)电子传输层制备：将配置好的20mg/mL的PCBM氯苯溶液旋涂在钙钛矿活性层上，在100℃的加热台上加热10min得到60nm的电子传输层；
(5)界面层制备：将配置好的BCP的饱和溶液旋涂在电子传输层上，在70℃的加热台上加热10min得到20nm的界面层；
(6)电极层制备：将上述步骤(1)-(5)所制备的半电池放置在蒸镀机中，通过调节蒸发速率得到厚度为100nm的Ag电极层；
(7)超疏水封装层制备：量取100μL的PFDT溶解在8mL的氯苯溶剂中，搅拌0.5h，得到澄清溶液。将该溶液置于器皿中放置在90℃的加热台上，得到PFDT蒸汽，将上述未封装的太阳能电池置于PFDT蒸汽中，得到PFDT单分子封装的钙钛矿太阳能电池SC-2。
图2是上述钙钛矿太阳能电池SC-2的器件结构示意图，SC-2包括从下至上依次分布的透明导电基底2-1、电子阻挡层2-2、钙钛矿活性层2-3、电子传输层2-4、界面层2-5、电极层2-6、超疏水封装层2-7。
对比例1
制备钙钛矿太阳能电池，编号为SC-3：
(1)清洗：将FTO导电玻璃基底放在超声清洗器中依次用pH＝8弱碱性液体洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮各清洗5min；
(2)空穴阻挡层制备：将清洗干净的FTO导电玻璃基底在500℃下加热，将配置好的0.05mol/L的钛酸异丙酯异丙醇溶液喷涂在此基底上，加热20min形成约20nm致密TiO2空穴阻挡层；
(3)钙钛矿活性层制备：将100μL钙钛矿前驱体溶液旋涂在空穴阻挡层上，在100℃的加热台上加热60min得到500nm的钙钛矿活性层；
(4)空穴传输层制备：将配置好的80mg/mL的Spiro-OMeTAD氯苯溶液旋涂在钙钛矿活性层上，在100℃的加热台上加热10min得到80nm的空穴层；
(5)电极层制备：将上述步骤(1)-(4)所制备的半电池放置在蒸镀机中，通过调节蒸发速率得到厚度为100nm的Au电极层，最终制备出钙钛矿太阳能电池SC-3。
对比例2
制备钙钛矿太阳能电池，编号为SC-4：
(1)清洗：将FTO透明导电玻璃基底放在超声清洗器中依次pH＝10弱碱性液体洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮各清洗10min；
(2)电子阻挡层制备：将清洗干净的FTO导电玻璃基底在500℃下加热，将配置好的4mg/mL的乙酰丙酮镍的乙腈溶液喷涂在此基底上，加热20min形成约30nm致密NiO电子阻挡层；
(3)钙钛矿活性层制备：将100μL钙钛矿溶液旋涂在致密NiO电子阻挡层上，在100℃的加热台上加热60min得到500nm的钙钛矿活性层；
(4)电子传输层制备：将配置好的20mg/mL的PCBM氯苯溶液旋涂在钙钛矿活性层上，在100℃的加热台上加热10min得到60nm的电子传输层；
(5)界面层制备：将配置好的BCP的饱和溶液旋涂在电子传输层上，在70℃的加热台上加热10min得到20nm的界面层；
(6)电极层制备：将上述步骤(1)-(5)所制备的半电池放置在蒸镀机中，通过调节蒸发速率得到厚度为100nm的Ag电极层，得到钙钛矿太阳能电池SC-4。
电池性能测试：
太阳能电池表征的主要参数为短路电流密度(Jsc)、开路电压(Voc)、填充因子(FF)和光电转换效率(PCE)。
其中，Jsc指的是单位面积电路处于短路时产生的光电流，Voc为电路处于开路时的光电压，FF表示为电池的最大输入功率与极限输出功率之比即
Jopt为最大输出功率时的电流密度，Vopt为最大输出功率时的电压。PCE是指太阳能电池将太阳能转化为电能的比例，表示为电池的最大输出功率Pmax与入射光功率Pin的比值即：
其中，Pin为常用AM1.5的太阳辐照条件下的入射能量密度，为100mW cm-2。
对所制备的钙钛矿太阳能电池进行了表征，测试了上述参数。
将SC-1和SC-3放置在湿度为60％下老化，在标准的太阳光模拟器下进行测试，扫描的电压范围是-0.1～1.2V，扫描速度为100mv/s。
图3是钙钛矿太阳能电池SC-1和SC-3的光电转换效率结果对比图。
通过测试结果可以发现，经PFDT封装的钙钛矿太阳能电池SC-1的PCE在60％湿度下老化14天仍能维持初始性能的90％，而钙钛矿太阳能电池SC-3的PCE在60％湿度下老化14天衰减了50％，说明经过PFDT封装之后，钙钛矿太阳能电池的稳定性显著提高。
将SC-2和SC-4放置在湿度为60％下老化，在标准的太阳光模拟器下进行测试，扫描的电压范围是-0.1～1.2V，扫描速度为100mv/s。
图4是钙钛矿太阳能电池SC-2和SC-4的光电转换效率结果对比图。
通过测试结果可以发现，经PFDT封装的钙钛矿太阳能电池SC-2的PCE在60％湿度下老化12天仍能维持初始性能的95％，而钙钛矿太阳能电池SC-4的PCE在60％湿度下老化12天衰减了40％，说明经过PFDT封装之后，钙钛矿太阳能电池的稳定性显著提高。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (11)
1.一种具有超疏水封装层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括具有钙钛矿活性层的电池主体以及设置在所述电池主体上的超疏水封装层，所述超疏水封装层的材料为1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电池主体包括依次叠加设置的导电基底、电荷阻挡层、钙钛矿活性层、电荷传输层和电极层；所述超疏水封装层设置于所述电极层上。
3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述超疏水封装层的厚度在1nm以上。
4.根据权利要求1或2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿活性层为钙钛矿吸光材料形成的薄膜，所述钙钛矿吸光材料为ABX3，其中，A为CH3NH3、NH2CHNH2、Cs中的至少一种；B为Pb、Sn中的至少一种；X为I、Br、Cl、CN、SCN中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿活性层的厚度为100～1000nm。
6.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电荷阻挡层为电子阻挡层，所述电荷传输层为电子传输层；所述电子阻挡层的材料选自NiO、PEDOT、P3HT中的一种；所述电子传输层的材料为PCBM或C60。
7.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电荷阻挡层为空穴阻挡层，所述电荷传输层为空穴传输层，所述空穴阻挡层的材料为TiO2、ZnO、SnO2中的一种；所述空穴传输层的材料为Spiro-OMeTAD、PTAA、NiO、CuI、CuGaO2中的一种。
8.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层和所述电极层之间还包括界面层，所述界面层包含BCP或Bis-C60材料。
9.一种如权利要求1-8任一所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：
制备形成具有钙钛矿活性层的电池主体；
将1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇制成有机溶液，使所述有机溶液在所述电池主体上成膜，形成了超疏水封装层。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶液中的有机溶剂为异丙醇、氯苯、甲苯中的一种。
11.根据权利要9或10所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶液中1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇的浓度为0.1-20μL/mL。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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