本發明屬于太陽能電池，涉及一種空穴傳輸層的制備方法、太陽能電池的制備方法及結構。

背景技術：

1、近年來，鈣鈦礦太陽能電池技術迅速發展，空穴傳輸層作為電池中的關鍵功能層之一，對電池性能的提升起到了至關重要的作用。目前，高性能空穴傳輸層材料的一個常見選擇是自組裝分子層(self-assembled?monolayers，sams)材料。這類材料能夠在鈣鈦礦活性層和電極之間形成良好的界面接觸，提高載流子的傳輸效率，從而顯著提升電池的整體性能。此外，sams材料由于其自組裝特性，在鈣鈦礦太陽能電池中表現出優異的界面鈍化效果，能夠有效減少界面缺陷并抑制非輻射復合。然而，盡管sams在初期應用中表現出較優的界面鈍化效果，有效改善了鈣鈦礦層與電極之間的界面特性，但其長期穩定性仍存在不足。當長時間暴露于環境條件(如光照、濕氣、氧氣等)下時，sams材料容易發生降解，導致界面鈍化效果減弱。這種現象進一步削弱了鈣鈦礦層與空穴傳輸層之間的界面結合性，進而影響電池的長期性能表現。因此，如何提高sams材料的環境穩定性，以確保其在長期使用中的鈍化效果不減退，已成為技術發展的關鍵難題之一。

2、為了解決這一問題，近年來提出了一種改進的界面修飾策略，即在制備sams空穴傳輸層之前，先引入氧化鎳(nio)納米顆粒作為鈣鈦礦層的下界面修飾層。具體來說，先沉積一層nio納米顆粒，再在其上制備sams層，形成由nio納米顆粒層和sams組成的疊層結構。這種結構能夠顯著增強鈣鈦礦層與空穴傳輸層之間的界面結合力，進而提升電池的穩定性與效率。研究表明，這種疊層結構不僅能夠有效提升電池的光電轉換效率，還在多項實驗中取得了良好的性能表現。然而，盡管該方法在短期內顯著優化了電池性能，但其制備過程仍面臨諸多挑戰。首先，nio納米顆粒層的制備過程較為復雜，需要多個工藝步驟，這增加了整體制備的難度和成本。尤其是在實際生產中，這種工藝繁瑣性可能導致生產效率降低，難以實現大規模的工業化應用。其次，nio納米顆粒層的制備通常需要較高的退火溫度，以確保材料的穩定性和性能提升。這種高溫退火工藝不僅增加了能源消耗，還可能對鈣鈦礦活性層及其他層的材料造成熱損傷，從而降低整體電池的轉換效率。除此之外，nio納米顆粒層在光電性能方面也存在一定局限性。純nio層的透光性相對較差，這限制了其在高效鈣鈦礦太陽能電池中的應用潛力。此外，其光電效應也沒有達到理想水平，無法充分發揮鈣鈦礦材料的優勢，因而電池的整體效率仍有較大的提升空間。

3、更為重要的是，nio納米顆粒層在環境穩定性方面也存在一些問題。由于nio納米顆粒材料暴露在空氣中容易與濕氣或氧發生反應，隨著時間推移，其性能會逐漸退化。這種退化不僅影響了nio納米顆粒層本身的功能，還可能加劇鈣鈦礦層與空穴傳輸層之間的界面劣化。此外，nio表面氧空位的增加會進一步加劇這種界面退化現象，從而影響電池的長期穩定性。這意味著，盡管現有的界面修飾技術能夠在一定程度上提高鈣鈦礦電池的初始性能，但其長期穩定性仍然存在改進的空間。因此，現有技術在優化鈣鈦礦太陽能電池性能方面雖然取得了一定進展，但仍面臨著諸多挑戰。無論是sams自組裝分子層的降解問題，還是nio納米顆粒層的工藝復雜性、退火溫度要求及環境穩定性，這些問題都對鈣鈦礦電池的大規模應用和長期穩定性構成了限制。

4、因此，如何提供一種空穴傳輸層的制備方法、太陽能電池的制備方法及結構，以提升空穴傳輸層的環境穩定性、簡化制備工藝、降低退火溫度要求，并增強長期穩定性，進而改善太陽能電池的整體性能和長期穩定性，成為本領域技術人員亟待解決的一個重要技術問題。

5、應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本技術的技術方案進行清楚、完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本技術的背景技術部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。

技術實現思路

1、鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種空穴傳輸層的制備方法、太陽能電池的制備方法及結構，用于解決現有技術中空穴傳輸層在環境穩定性、制備工藝復雜性、退火溫度要求高以及長期穩定性方面存在的問題，以及影響了太陽能電池的整體性能和長期穩定性的問題。

2、為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種空穴傳輸層的制備方法，包括以下步驟：

3、將包括咔唑基團和膦酸錨定基團的自組裝分子材料溶解于第一溶劑中以配制形成第一溶液；

4、將金屬氧化物納米顆粒溶解于第二溶劑中以配制形成第二溶液；

5、按照預設比例，分別抽取一定量的所述第一溶液和所述第二溶液并混合均勻，以形成混合溶液，并將所述混合溶液涂布于基體上，進行退火處理，以形成空穴傳輸層于所述基體上。

6、可選地，所述自組裝分子材料包括meo-2pacz、2pacz及me-4pacz中的至少一種。

7、可選地，所述金屬氧化物納米顆粒包括nio納米顆粒、cuo納米顆粒、v2o5納米顆粒、wo3納米顆粒及zno納米顆粒中的至少一種。

8、可選地，所述第一溶液中所述自組裝分子材料的濃度范圍是0.1～5mg/ml，所述第二溶液中所述金屬氧化物納米顆粒的濃度范圍是1～10mg/ml，且所述第一溶液與所述第二溶液的體積比為(1～10)：1。

9、可選地，所述退火處理的溫度范圍是100～250℃，所述退火處理的時間范圍是10～30分鐘。

10、為實現上述目的及其他相關目的，本發明還提供一種太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

11、提供一基底，并對所述基底進行預處理；

12、采用上述任意一種空穴傳輸層的制備方法形成空穴傳輸層于所述基底上；

13、配制一鈣鈦礦前驅體溶液，將所述鈣鈦礦前驅體溶液涂布于所述空穴傳輸層上，并對所述鈣鈦礦前驅體溶液進行反溶劑處理，再進行退火處理，以形成鈣鈦礦吸收層于所述空穴傳輸層上；

14、形成電子傳輸層于所述鈣鈦礦吸收層上；

15、形成頂電極于所述電子傳輸層上。

16、可選地，所述鈣鈦礦吸收層材料的結構通式為abx3，其中，a為ma+、fa+、cs+中的任意一種或至少兩種的組合，b為pb2+、sn2+、ge2+中的任意一種或至少兩種的組合，x為f-、cl-、i-、br-中的任意一種或至少兩種的組合。

17、可選地，所述基底包括透明導電玻璃或硅異質結底電池。

18、可選地，所述硅異質結底電池包括自下而上依次層疊的背透明導電層、p型非晶硅層、第二本征非晶硅層、n型硅襯底層、第一本征非晶硅層、n型非晶硅層及中間透明導電層，且所述空穴傳輸層至少覆蓋所述中間透明導電層。

19、可選地，當所述基底為硅異質結底電池時，還包括在所述背透明導電層遠離所述中間透明導電層的一側形成底電極的步驟。

20、可選地，當所述基底為硅異質結底電池時，還包括在所述電子傳輸層與所述頂電極之間形成前透明導電層的步驟。

21、為實現上述目的及其他相關目的，本發明還提供一種太陽能電池結構，所述太陽能電池結構包括依次層疊的基底、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層及頂電極，其中，所述太陽能電池結構采用上述任意一種太陽能電池的制備方法得到。

22、如上所述，本發明提供了一種空穴傳輸層的制備方法、太陽能電池的制備方法及結構，該方法通過對自組裝分子材料和金屬氧化物納米顆粒進行特殊的工藝處理，形成了一種包括自組裝分子材料和金屬氧化物納米顆粒的單層空穴傳輸層。這種同時包括自組裝分子材料和金屬氧化物納米顆粒的單層空穴傳輸層不僅具有較高的透光率，而且能夠有效提升空穴傳輸層中材料的環境穩定性，減少因濕氣和氧化導致的自組裝分子材料和金屬氧化物納米顆粒材料降解的問題，還能夠有效簡化傳統多層空穴傳輸層的制備工藝流程，降低工藝復雜性。此外，該單層空穴傳輸層在提升傳輸效率的同時，還能夠有效促進鈣鈦礦吸收層的結晶質量的改善，使其結晶更加均勻和致密，從而進一步提升太陽能電池的光電轉換效率和長期性能。