本发明涉及钙钛矿太阳能光伏，更具体的说是涉及一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术：
1、随着传统能源的不断消耗以及带来的严重环境污染问题，大力开发新型光伏能源技术成为解决能源短缺和环境污染的重要举措。
2、钙钛矿太阳能电池作为新一代光伏技术，从诞生至今短短十五年时间里，光电转换效率已突破26.5％，效率方面的发展速度和优越性已经远远超过其他光伏材料，因此钙钛矿太阳能电池是一项颠覆性的光伏技术，大力发展钙钛矿太阳能电池成为解决当前能源和环境困顿的有效途径。
3、氧化锡(sno2)具有优异光电特性、物理化学稳定性和低温可制备等优点，成为最常见的电子传输层(etl)之一，目前sno2基pscs最高效率已经超过26％。
4、但是，低温溶液法制备的sno2etl不可避免的存在大量的氧空位(vo)；其次，sno2具有一些金属氧化物的缺点，在环境条件下被羟基化。这些缺陷在sno2etl价带附近形成陷阱态，诱导sno2/钙钛矿界面的非辐射复合，从而影响器件性能。
5、因此，如何有效地抑制钙钛矿和sno2etl之间的界面载流子复合是实现高效稳定钙钛矿太阳能电池的重要策略。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中的不足。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池，器件结构从下至上依次为ito(氧化铟锡)导电玻璃、sno2电子传输层、1,2pdadi(1,2-丙二胺氢碘酸)修饰层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和ag(银)对电极。
4、进一步，上述sno2电子传输层的厚度为20～60nm；1,2pdadi修饰层的厚度为0.1～10nm；钙钛矿吸光层的厚度为400～900nm；空穴传输层的厚度为40～80nm；ag对电极的厚度为80～150nm。
5、更进一步，上述sno2电子传输层的厚度为25nm；1,2pdadi修饰层的厚度为5nm；钙钛矿吸光层的厚度为650nm；空穴传输层的厚度为60nm；ag对电极的厚度为100nm。
6、进一步，上述1,2pdadi修饰层的制备方法为：将1,2pdadi溶解于ipa(异丙醇)中，得到浓度为0.1～5mg/ml的1,2pdadi/ipa溶液，然后旋涂于sno2电子传输层上，退火处理，即得。
7、一种上述基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤：
8、(1)将ito导电玻璃进行清洗并吹干，得到ito导电基底；
9、(2)将sno2纳米分散液旋涂于ito导电基底上，退火处理，得到sno2电子传输层；
10、(3)将1,2pdadi/ipa溶液旋涂于sno2电子传输层上，退火处理，得到1,2pdadi修饰层；
11、(4)将钙钛矿前驱体溶液采用一步法或两步法旋涂于1,2pdadi修饰层上，退火处理，得到钙钛矿吸光层；
12、(5)将spiro-ometad(2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴)前驱体溶液旋涂于钙钛矿吸光层上，氧化处理，得到空穴传输层；
13、(6)在空穴传输层上真空蒸镀ag对电极，即得基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池。
14、进一步，上述步骤(1)中，清洗并吹干具体为：先将ito导电玻璃依次在去离子水、丙酮和ipa中分别超声清洗10～30min，然后用乙醇冲洗干净，最后用氮气吹干。
15、进一步，上述步骤(2)中，sno2纳米分散液的质量浓度为2.0％～5.0％，旋涂量为20～40μl/cm2；旋涂的转速为2000～4000rpm，时间为20～40s；退火处理的温度为140～160℃，时间20～40min。
16、进一步，上述步骤(3)中，1,2pdadi/ipa溶液由1,2pdadi溶解于ipa中得到，浓度为0.1～5mg/ml，旋涂量为15～20μl/cm2，旋涂量为15～20μl/cm2；旋涂的转速为3000～5000rpm，时间为20～50s；退火处理的温度为50～100℃，时间5～15min。
17、进一步，上述步骤(4)中，一步法旋涂具体为：先将1.05mol/l的pbi2(碘化铅)和1mol/l的mai(ch3nh3i，甲基碘化胺盐)溶解于体积比为1:4的dmso(二甲基亚砜)和dmf(n,n-二甲基甲酰胺)混合溶剂中，得到钙钛矿前驱体溶液，然后旋涂于1,2pdadi修饰层上，滴加反溶剂，退火处理，得到钙钛矿吸光层；钙钛矿前驱体溶液的旋涂量为15～20μl/cm2，转速为3000～5000rpm，时间为40～60s；退火处理的温度为80～150℃，时间10～30min；反溶剂为乙酸乙酯，滴加时间为旋涂开始后第10s，滴加量为25～125μl/cm2；
18、两步法旋涂的钙钛矿前驱体溶液为mapbi3(ch3nh3pbi3，甲胺铅碘盐)钙钛矿前驱体溶液或fapbi3(ch(nh2)2pbi3，甲脒铅碘盐)钙钛矿前驱体溶液；两步法旋涂具体为：首先旋涂pbi2/dmso/dmf溶液，退火处理，冷却，然后旋涂mai/macl/ipa溶液或fai/macl/ipa溶液，再次退火处理，得到钙钛矿吸光层；pbi2/dmso/dmf溶液中，pbi2的浓度为1.5mol/l，dmso和dmf的体积比为1:9；pbi2/dmso/dmf溶液的旋涂量为15～20μl/cm2，旋涂转速为1200～2000rpm，旋涂时间为30～40s；退火处理的温度为60～80℃，时间为30～120s；mai/macl/ipa溶液或fai/macl/ipa溶液中，mai或fai(ch(nh2)2i，甲脒氢碘酸盐)的浓度为0.6～0.9mol/l，macl(ch3nh3cl，甲基氯化胺盐)的质量浓度为10％～20％；mai/macl/ipa溶液或fai/macl/ipa溶液的旋涂量为10～30μl/cm2，旋涂转速为1500～2000rpm，旋涂时间为30～40s；再次退火处理的空气相对湿度为30％～40％，温度为100～180℃，时间为10～20min。
19、进一步，上述步骤(5)中，spiro-ometad前驱体溶液由每1ml氯苯中加入72.3mg的spiro-ometad粉末、28.8μl的4-叔丁基吡啶和17.5μl浓度为500mg/ml的li-tfsi(双三氟甲烷磺酰亚胺锂)乙腈溶液混合制得，旋涂量为12～20μl/cm2；旋涂的转速为3000～5000rpm，时间为20～40s；氧化处理的设备为恒温干燥器，相对湿度不超过10％，时间为8～24h。
20、进一步，上述步骤(6)中，真空蒸镀的真空度不大于5.0×10-4pa。
21、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
22、申请人发现，在sno2etl和钙钛矿之间插入一层钝化分子，能有效抑制界面载流子复合，并且合适的钝化材料有利于诱导钙钛矿结晶，促进大尺寸钙钛矿晶粒的形成。本发明1,2pdadi界面钝化层的引入，既钝化了sno2etl表面缺陷又改善了薄膜电学特性，促进了高质量钙钛矿薄膜的形成，最终得到性能优异的钙钛矿太阳能电池，效率和稳定性得到稳步提升，迟滞效应明显减小。
23、本发明通过旋涂方法将1,2pdadi涂覆于sno2电子传输层与钙钛矿吸光层之间，形成钝化层，改善了界面能级，抑制界面载流子复合，同时1,2pdadi与钙钛矿形成配位键，延缓钙钛矿结晶过程，促使大晶粒钙钛矿的形成，最终获得高质量钙钛矿薄膜和高性能钙钛矿太阳能电池。
24、本发明引入1,2pdadi修饰层后，电子传输层电学特性得到改善，有利于增强电子传输层输运能力，同时氨基的存在，促进了钙钛矿薄膜的生长，可获得大晶粒的高质量钙钛矿薄膜，且钙钛矿薄膜表面粗糙度大大降低，非辐射复合明显被抑制。
25、本发明制备工艺简便，成本低廉，所制得的钙钛矿太阳能电池迟滞效应小，光电转换效率高，为钙钛矿太阳能电池商业化提供了切实可行的思路和方法。
1.一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池的器件结构从下至上依次为ito导电玻璃、sno2电子传输层、1,2pdadi修饰层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和ag对电极。
2.根据权利要求1所述的一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述sno2电子传输层的厚度为20～60nm；所述1,2pdadi修饰层的厚度为0.1～10nm；所述钙钛矿吸光层的厚度为400～900nm；所述空穴传输层的厚度为40～80nm；所述ag对电极的厚度为80～150nm。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述1,2pdadi修饰层的制备方法为：将1,2pdadi溶解于ipa中，得到浓度为0.1～5mg/ml的1,2pdadi/ipa溶液，然后旋涂于sno2电子传输层上，退火处理，即得。
4.一种如权利要求1-3任一项所述基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述清洗并吹干具体为：先将ito导电玻璃依次在去离子水、丙酮和ipa中分别超声清洗10～30min，然后用乙醇冲洗干净，最后用氮气吹干。
6.根据权利要求4所述的一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述sno2纳米分散液的质量浓度为2.0％～5.0％，旋涂量为20～40μl/cm2；所述旋涂的转速为2000～4000rpm，时间为20～40s；所述退火处理的温度为140～160℃，时间20～40min。
7.根据权利要求4所述的一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述1,2pdadi/ipa溶液由1,2pdadi溶解于ipa中得到，浓度为0.1～5mg/ml，旋涂量为15～20μl/cm2；所述旋涂的转速为3000～5000rpm，时间为20～50s；所述退火处理的温度为50～100℃，时间5～15min。
8.根据权利要求4所述的一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述一步法旋涂具体为：先将1.05mol/l的pbi2和1mol/l的mai溶解于体积比为1:4的dmso和dmf混合溶剂中，得到钙钛矿前驱体溶液，然后旋涂于1,2pdadi修饰层上，滴加反溶剂，退火处理，得到钙钛矿吸光层；所述钙钛矿前驱体溶液的旋涂量为15～20μl/cm2，转速为3000～5000rpm，时间为40～60s；所述退火处理的温度为80～150℃，时间10～30min；所述反溶剂为乙酸乙酯，滴加时间为旋涂开始后第10s，滴加量为25～125μl/cm2；
9.根据权利要求4所述的一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述spiro-ometad前驱体溶液由每1ml氯苯中加入72.3mg的spiro-ometad粉末、28.8μl的4-叔丁基吡啶和17.5μl浓度为500mg/ml的li-tfsi乙腈溶液混合制得，旋涂量为12～20μl/cm2；所述旋涂的转速为3000～5000rpm，时间为20～40s；所述氧化处理的设备为恒温干燥器，相对湿度不超过10％，时间为8～24h。
10.根据权利要求8所述的一种基于1,2pdadi界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述真空蒸镀的真空度不大于5.0×10-4pa。
