本發明涉及太陽能電池材料，尤其涉及一種空穴傳輸層界面修飾的優化方法及其應用。

背景技術：

1、能源危機和環境問題是當今人類面臨的兩大主要困境，太陽能因清潔無污染且儲量巨大而備受青睞，當前市場主流硅基太陽能電池因為成本高、易脆等缺點無法實現太陽能的大規模應用；鈣鈦礦太陽能電池因為效率高、低溫可制備等優勢被認為是最有希望實現大規模應用的光伏電池；鈣鈦礦太陽能電池主要有兩種構型——正置和倒置結構，相比其他器件構型，倒置構型的鈣鈦礦太陽能電具有可低溫制備、高功率密度、可兼容柔性等獨特優勢，在超輕電子設備領域、可穿戴電子設備領域獨具應用潛力；此外，這種類型的器件具有更穩定的潛力，因為它可以避免使用空穴傳輸層2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-meotad)，從而避免了使用(氟磺酰亞胺)鋰(lifsi)和4-叔丁基吡啶(tbp)吸濕摻雜劑。

2、但是，倒置鈣鈦礦太陽能電池存在更嚴重的復合損耗、界面接觸及穩定性問題。這些復合損耗及穩定性問題主要來源于：第一、在有機無機雜化鈣鈦礦多晶薄膜低溫制備過程中，由于結晶速度快和復雜的溶劑氣氛，在晶界和晶面形成大量缺陷，從而形成復合中心造成復合損失。第二、不理想的空穴傳輸層/鈣鈦礦界面接觸，造成鈣鈦礦覆蓋不全產生孔洞，導致嚴重的界面能量損失和較差的器件性能和穩定性。第三、空穴傳輸層的固有屬性?？昭▊鬏攲佑捎谑杷约芭c鈣鈦礦層之間的附著力不足問題，造成鈣鈦礦薄膜成膜質量差、缺陷多，影響鈣鈦礦太陽能電池性能。第四、元素擴散。由于富勒烯的成膜性差，倒置器件對層間元素擴散的阻擋能力不足，容易形成電極腐蝕、金屬擴散等不利行為，造成復合損失增加。

3、在現有技術中，對倒置鈣鈦礦太陽能電池復合損失及穩定性問題進行應對常用方法包括以下三類：

4、(1)結晶調控；從鈣鈦礦晶粒著手，發展單晶鈣鈦礦太陽能電池，或是采用氣氛/溶劑退火、結晶控制和化學工程等增大多晶鈣鈦礦晶體尺寸，減小晶界及表面缺陷(nat.commun.,2015,6,7586.；nat.commun.,2017,8,1890；adv.mater.,2014,26,6503-6509；adv.energy?mater.,2022,12,2201787)。

5、(2)缺陷鈍化；利用鈍化材料對鈣鈦礦薄膜表面及晶界進行缺陷鈍化，已經有許多材料被用作鈍化劑，如：有機小分子、聚合物、銨鹽、離子液體、絕緣材料等。

6、(3)空穴傳輸層界面修飾策略被廣泛應用于克服界面的問題；許多材料，如氧化鋁、聚氧化乙烯(peo)等，將其插層到倒置鈣鈦礦器件的層間，以此來改善空穴傳輸層的疏水性，改善鈣鈦礦層成膜性，增強層間接觸，抑制孔洞產生。

7、在鈣鈦礦光伏器件研究中，空穴傳輸層的界面修飾策略被認為是提升器件性能和穩定性的關鍵技術之一。空穴傳輸層作為鈣鈦礦結晶的基礎，其性質直接影響到鈣鈦礦結晶的質量。此外，空穴傳輸層與鈣鈦礦的界面問題也是限制器件性能和穩定性的主要因素，例如，物理接觸不良和鈣鈦礦前驅體與空穴傳輸層表面能的不匹配等突出問題。特別是，疏水性空穴傳輸層與鈣鈦礦前驅體之間的不匹配，嚴重影響了器件的重復性和可靠性。因此，通過對空穴傳輸層的有效修飾，不僅可以改善鈣鈦礦薄膜的整體質量，還能提升底部界面的接觸性能、鈣鈦礦薄膜的質量，并增強器件的制備重復性及可靠性，這對鈣鈦礦光伏技術的實際應用至關重要。

8、然而，當前的技術發展受到材料成本、溶劑毒性、方法的通用性及工業化生產要求的限制，并缺乏高效、低成本且環保的空穴傳輸層修飾方案。因此，開發新型高效、經濟且環保的空穴傳輸層優化方法，具有推動鈣鈦礦光伏技術產業化的重要意義。

9、基于此，提供一種空穴傳輸層界面修飾的優化方法具有重要的現實意義。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種空穴傳輸層界面修飾的優化方法及其應用，以解決上述現有技術存在的問題，能夠實現鈣鈦礦器件中鈣鈦礦薄膜、空穴傳輸層/鈣鈦礦界面接觸質量的全面提升，實現鈣鈦礦成膜性改善，從而改善因成膜性、界面接觸因素導致的復合損失及穩定性問題。

2、為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

3、本發明提供了一種空穴傳輸層界面修飾的優化方法，包括以下步驟：

4、在空穴傳輸層上采用有機材料進行展開處理，得到處理后的空穴傳輸層；

5、對所述處理后空穴傳輸層進行熱處理；

6、其中所述的有機材料包括肉桂醇溶液、香茅醇溶液和苯乙醇溶液中的一種或多種。

7、進一步的，所述空穴傳輸層的材料為聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚(9，9-二辛基芴-co-n-(4-丁基苯基)二苯胺)、聚乙烯基咔唑、聚(3-己基噻吩-2，5-二基)、[2-(3，6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]磷酸(meo-2pacz)、聚乙撐二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸鹽)、金屬氧化物和氧化石墨烯中一種或多種，其中金屬氧化物為氧化釩、氧化鎳、氧化鎢和氧化鉬中一種或多種。

8、進一步的，所述有機材料的溶劑為異丙醇、乙醇和丁醇中的一種，所述溶劑的濃度為1-20mg/ml。

9、進一步的，所述展開處理為噴涂、刮涂、旋涂、狹縫涂布、卷對卷涂布、浸泡涂布和提拉涂布中的一種。

10、進一步的，所述熱處理的方式具體為熱臺加熱、激光加熱、烘烤加熱、熱風加熱和微波加熱中的一種，所述熱處理的時間為5～30分鐘，溫度為50～100℃。

11、本發明還提供了上述技術方案所述的空穴傳輸層界面修飾的優化方法修飾得到的空穴傳輸層材料。

12、本發明還提供了上述技術方案所述的空穴傳輸層材料在倒置鈣鈦礦太陽能電池的應用，包括以下步驟：

13、在透明導電襯底上制作空穴傳輸層；

14、采用權利要求1～5中任意一種所述的空穴傳輸層界面修飾的優化方法對所述空穴傳輸層進行界面修飾，得到修飾后的空穴傳輸層；

15、在所述修飾后的空穴傳輸層上制作鈣鈦礦層。

16、進一步的，所述制作空穴傳輸層的具體過程為：在所述透明導電襯底上旋涂空穴傳輸層，之后進行熱處理，得到所述空穴傳輸層；所述制作鈣鈦礦層的具體過程為：在所述空穴傳輸層上旋涂厚度為10-50nm的電子傳輸材料，在80～100℃條件下熱處理10～60分鐘，形成電子傳輸層，之后旋涂厚度為5-10nm的陰極界面修飾層以及蒸鍍厚度為100-200nm的金屬電極。

17、進一步的，所述空穴傳輸層的厚度為10～100nm，所述制作空穴傳輸層的熱處理的溫度為60～100℃，時間為10～30分鐘。

18、進一步的，所述透明導電襯底為氧化錫類或納米線類；其中，所述氧化錫類為氟摻雜的氧化錫或銦摻雜的氧化錫；所述納米線類為活性炭纖維織物、銀納米線和銅納米線中的任意一種；所述鈣鈦礦層的結構具體mapbi3或fapbi3或(cs0.05(fa0.83ma0.17)0.95pb(i0.85br0.15)3；所述電子傳輸層材料為富勒烯衍生物、非富勒烯衍生物中的一種或多種；所述的陰極界面修飾材料為浴銅靈、c60、二氧化鈦中的一種或多種；所述金屬電極的材料為金、銀、鋁和銅中的任意一種。

19、與現有技術相比，本發明的技術方案具有如下的有益效果：

20、本發明提出了一種針對空穴傳輸層界面修飾的優化方法及其實際應用。所采用的修飾材料包括肉桂醇、香茅醇或苯乙醇，這些材料具備經濟、環保和無毒的優勢，且能溶于醇類溶劑，適合通過噴涂等簡單的方式進行大面積修飾，從而實現對空穴傳輸層的廉價無損處理。同時，利用這些修飾材料來提升空穴傳輸層的表面性質，借助極性與非極性功能基團的協同作用，可在空穴傳輸層與鈣鈦礦前驅體之間形成鉸鏈效應，進而調控鈣鈦礦的結晶過程，改善界面接觸，從而提升器件的整體性能和穩定性。此外，通過分子功能基團的極性差異，實現有序的分子組裝，構建界面電場，進而調控器件陽極界面的載流子傳輸動力學，增強器件的性能表現。這一創新方法不僅使得修飾過程更加高效和環保，還顯著提高了器件的穩定性及其操作性能