本发明属于钙钛矿太阳能电池，具体涉及共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术：
1、钙钛矿太阳能电池psc依据传输层与吸光层位置的不同可分为正式结构(n-i-p)器件以及反式结构(p-i-n)器件。相对于正式psc，反式psc中的钙钛矿界面陷阱态密度更低，有利于载流子传输。钙钛矿作为钙钛矿太阳能电池中的活性层，其多晶的特性使得其具有较多的晶界(gbs)。通常，晶界处的缺陷(悬挂键)会引起载流子的非辐射复合并影响太阳能电池器件的性能。因此，如何降低晶界缺陷密度，实现晶界钝化，是钙钛矿太阳能电池研究中的难点问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括有以下步骤：
2、步骤一、碳量子点的制备，将一定量的氢氧化钠加入到丙酮中，搅拌后在常温环境中静置一段时间，然后逐滴滴加稀释过的盐酸，调整ph为7，烘干后获得碳量子点和氯化钠的混合物；将混合物用乙醇提纯并烘干，获得碳量子点的粉末；将碳量子点粉末用n,n-二甲基甲酰胺溶解配成碳量子点溶液密封备用；
3、步骤二、前驱体溶液的配置，称取一定量的甲脒碘化胺、甲基溴化胺、pbbr2、pbi2，溶于n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶液中，再加入一定量的步骤一中制备的碳量子点溶液，搅拌；加入一定量csi的二甲基亚砜溶液，搅拌后得到具有碳量子点混合阳离子钙钛矿前驱体溶液；称取一定量的聚三芳胺溶于甲苯中，得到聚三芳胺-甲苯溶液；称取一定量的n-(2-吡啶基)-三甲基乙酰胺溶于异丙醇中，搅拌后得到n-(2-吡啶基)-三甲基乙酰胺-异丙醇溶液；称取一定量的[6,6]苯基-c61丁酸甲酯溶于超干氯苯中，搅拌后得到[6,6]苯基-c61丁酸甲酯-无水氯苯溶液；
4、步骤三、ito玻璃基底的清洗；
5、步骤四、空穴传输层的制备，取一定量的聚三芳胺-甲苯溶液滴在ito玻璃基底上，旋涂，然后加热退火，在ito玻璃基底上形成空穴传输层；
6、步骤五、埋底界面原位诱导层的制备，将一定量的二亚乙基三胺溶于二甲基亚砜中，得到二亚乙基三胺-二甲基亚砜溶液；取一定量的二亚乙基三胺-二甲基亚砜溶液和n-(2-吡啶基)-三甲基乙酰胺-异丙醇溶液混合后加热搅拌，形成混合液，取一定量的混合液滴在ito玻璃基底上的空穴传输层上，旋涂，然后加热退火，在空穴传输层上形成埋底界面原位诱导层；
7、步骤六、混合阳离子钙钛矿薄膜的制备，取一定量的二甲基亚砜旋涂在埋底界面原位诱导层上润湿埋底界面原位诱导层；取一定量的具有碳量子点混合阳离子钙钛矿前驱体溶液均匀滴加在润湿后的埋底界面原位诱导层上，旋涂，在旋涂过程匀速滴加一定量的乙酸乙酯(ea)，旋涂结束立即加热退火，在埋底界面原位诱导层上形成混合阳离子钙钛矿薄膜；
8、步骤七、电子传输层制备，取一定量的[6,6]苯基-c61丁酸甲酯-无水氯苯溶液，搅拌后均匀滴加在混合阳离子钙钛矿薄膜上，旋涂，在混合阳离子钙钛矿薄膜上形成电子传输层；
9、步骤八、阴极金属层的制备，在电子传输层上真空蒸镀形成c60薄膜，再在c60薄膜上真空蒸镀cu薄膜，得到阴极金属层。
10、作为上述技术方案的优选，所述步骤一中碳量子点溶液的浓度为0.15mg/ml，所述步骤二中具有碳量子点混合阳离子钙钛矿前驱体溶液的浓度为1.38mol/l，所述聚三芳胺-甲苯溶液的浓度为4mg/ml；n-(2-吡啶基)-三甲基乙酰胺-异丙醇溶液的浓度为15mg/ml；[6,6]苯基-c61丁酸甲酯-无水氯苯溶液的浓度为20mg/ml，所述步骤五中二亚乙基三胺-二甲基亚砜溶液的浓度为4mg/ml。
11、作为上述技术方案的优选，所述步骤一中将8g的氢氧化钠加入到50ml丙酮中，搅拌后在常温环境中静置一段时间，然后逐滴滴加稀释过的盐酸，调整ph为7，80℃烘干后获得碳量子点和氯化钠的混合物；将混合物用乙醇提纯并烘干，多次重复后获得碳量子点的粉末。
12、作为上述技术方案的优选，所述步骤二中称取228.07mg的甲脒碘化胺、26.21mg的甲基溴化胺、92.48mg的pbbr2、648.07mg的pbi2于玻璃瓶中，溶于960μl的n,n-二甲基甲酰胺和240μl的二甲基亚砜的混合溶液中，再加入一定量的步骤一中制备的碳量子点溶液，60℃下磁力搅拌器上搅拌2.5h；取0.3897g的csi溶于1000μl的二甲基亚砜中，常温搅拌得到csi的二甲基亚砜溶液；将54.72μl的csi的二甲基亚砜溶液加入到玻璃瓶中，60℃下磁力搅拌后得到具有碳量子点混合阳离子钙钛矿前驱体溶液；称取4.8mg的聚三芳胺溶于1200μl甲苯中，常温下匀速搅拌12h得到聚三芳胺-甲苯溶液；称取30mg的n-(2-吡啶基)-三甲基乙酰胺溶于2ml的异丙醇中，常温下匀速搅拌后得到n-(2-吡啶基)-三甲基乙酰胺-异丙醇溶液；称取12mg的[6,6]苯基-c61丁酸甲酯溶于600μl的超干氯苯中，常温下搅拌12h后得到[6,6]苯基-c61丁酸甲酯-无水氯苯溶液。
13、作为上述技术方案的优选，所述步骤三中，使用洗涤剂搓洗ito玻璃基底，再依次使用去离子水、丙酮、乙醇进行超声清洗2次，每次超声清洗15min，然后将超声清洗结束的ito玻璃基底置于温度为100℃的通风烘箱中烘干15min，对烘干的ito玻璃基底使用臭氧-紫外表面清洁仪紫外臭氧处理15min。
14、作为上述技术方案的优选，所述步骤四中取60μl的聚三芳胺-甲苯溶液滴在ito玻璃基底上，使用匀胶机以4000rpm的旋涂速度，1000rpm/s的加速度旋涂30s，在加热台上以100℃的温度退火10min，在ito玻璃基底上形成空穴传输层。
15、作为上述技术方案的优选，所述步骤五中，取60μl的二亚乙基三胺-二甲基亚砜溶液溶液和60μl的npp-ipa溶液，加热搅拌，形成混合液，使用移液枪吸取60μl的混合液滴在ito玻璃基底上的空穴传输层上，使用匀胶机以4000rpm的旋涂速度，2000rpm/s的加速度旋涂30s，在加热台上以100℃的温度退火15min，在空穴传输层上形成埋底界面原位诱导层。
16、作为上述技术方案的优选，所述步骤六中，取60μl的二甲基亚砜旋涂在埋底界面原位诱导层上润湿埋底界面原位诱导层；取70μl的具有碳量子点混合阳离子钙钛矿前驱体溶液均匀滴加在润湿后的埋底界面原位诱导层上，以10000rpm的速度、1000rpm/s的加速度旋涂55s，在旋涂过程的第40s时匀速滴加150μl的乙酸乙酯(ea)，旋涂结束立即100℃的温度退火10min，在埋底界面原位诱导层上形成混合阳离子钙钛矿薄膜；所述步骤七中，取50μl的[6,6]苯基-c61丁酸甲酯-无水氯苯溶液均匀滴加在混合阳离子钙钛矿薄膜上，以2000rpm的速度，1000rpm/s的加速度旋涂30s；所述步骤八中真空蒸镀c60时的压力为5×10-4pa，温度为420℃，蒸镀速度为c60薄膜的厚度为10nm；真空蒸镀cu薄膜时，蒸镀速度为
17、共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池，采用上述制备方法制得。
18、本发明的有益效果是：1、碳量子点作为添加剂可钝化钙钛矿晶界从而获得高性能反式pscs。针对钙钛矿晶界处的未配对铅离子缺陷，表面富有羟基和羰基的碳量子点(cqds)作为添加剂来钝化这种缺陷。cqds添加剂减缓了钙钛矿的结晶速度，形成较大的钙钛矿晶胞，并改善了钙钛矿层的吸光度。cqds起到了对钙钛矿薄膜的晶界钝化作用，降低了钙钛矿薄膜中的缺陷浓度。这种晶界钝化作用是由于未配位的铅离子与碳量子点上的羟基和羰基官能团之间的相互作用所产生的，这有效地减少了钙钛矿层中的非辐射复合；
19、2、二亚乙基三胺(deta)作为空穴传输材料(htm)和钙钛矿层之间的界面层来减少传输层与钙钛矿层之间的能量损失。烷基铵还可钝化底部钙钛矿未配位的缺陷，同时抑制非辐射能量损失。deta不仅起到钝化层的作用，而且解决了在空穴传输层旋涂前驱体溶液铺展性差的问题，还有效地引导了钙钛矿薄膜的生长过程，提高了钙钛矿晶体的结晶质量。有效改善因空穴传输层的疏水性过强导致前驱体溶液铺展性较差的问题，有利于空穴载流子的迁移，降低了器件的能量损失，提高了器件的开路电压。大大减少了钙钛矿薄膜表面出现的针孔、裂纹，提高了晶体成膜质量，降低了缺陷态密度，提高了器件的光电性能；
20、3、通过在反式psc的埋底界面修饰，形成化学桥，原位修复钙钛矿埋底界面缺陷，并获得优先取向晶体的钙钛矿薄膜，最终制备具有优先取向、缺陷态密度低、平整致密、粗糙度低的高质量钙钛矿晶体薄膜。将新型共振吡啶衍生物n-(2-吡啶基)-三甲基乙酰胺(npp)作为多功能化学桥引入ptaa/pvk界面，通过npp/ptaa和npp/pvk之间的配位键改善界面特性。npp的插入改善了界面性质，npp分子中的吡啶基团与ptaa中的苯环基团形成π-π堆叠，用于提高空穴传输能力；作为lewis碱的n-c＝o共振基团通过互变异构(n+＝c-o-)，能够有效地修复埋底界面缺陷(如欠配位的pb2+离子)，这改善了ptaa/钙钛矿的界面性能。
1.共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：
2.如权利要求1所述的共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤一中碳量子点溶液的浓度为0.15mg/ml，所述步骤二中具有碳量子点混合阳离子钙钛矿前驱体溶液的浓度为1.38mol/l，所述聚三芳胺-甲苯溶液的浓度为4mg/ml；n-(2-吡啶基)-三甲基乙酰胺-异丙醇溶液的浓度为15mg/ml；[6,6]苯基-c61丁酸甲酯-无水氯苯溶液的浓度为20mg/ml，所述步骤五中二亚乙基三胺-二甲基亚砜溶液的浓度为4mg/ml。
3.如权利要求2所述的共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤一中将8g的氢氧化钠加入到50ml丙酮中，搅拌后在常温环境中静置一段时间，然后逐滴滴加稀释过的盐酸，调整ph为7，80℃烘干后获得碳量子点和氯化钠的混合物；将混合物用乙醇提纯并烘干，多次重复后获得碳量子点的粉末。
4.如权利要求2所述的共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤二中称取228.07mg的甲脒碘化胺、26.21mg的甲基溴化胺、92.48mg的pbbr2、648.07mg的pbi2于玻璃瓶中，溶于960μl的n,n-二甲基甲酰胺和240μl的二甲基亚砜的混合溶液中，再加入一定量的步骤一中制备的碳量子点溶液，60℃下磁力搅拌器上搅拌2.5h；取0.3897g的csi溶于1000μl的二甲基亚砜中，常温搅拌得到csi的二甲基亚砜溶液；将54.72μl的csi的二甲基亚砜溶液加入到玻璃瓶中，60℃下磁力搅拌后得到具有碳量子点混合阳离子钙钛矿前驱体溶液；称取4.8mg的聚三芳胺溶于1200μl甲苯中，常温下匀速搅拌12h得到聚三芳胺-甲苯溶液；称取30mg的n-(2-吡啶基)-三甲基乙酰胺溶于2ml的异丙醇中，常温下匀速搅拌后得到n-(2-吡啶基)-三甲基乙酰胺-异丙醇溶液；称取12mg的[6,6]苯基-c61丁酸甲酯溶于600μl的超干氯苯中，常温下搅拌12h后得到[6,6]苯基-c61丁酸甲酯-无水氯苯溶液。
5.如权利要求2所述的共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，使用洗涤剂搓洗ito玻璃基底，再依次使用去离子水、丙酮、乙醇进行超声清洗2次，每次超声清洗15min，然后将超声清洗结束的ito玻璃基底置于温度为100℃的通风烘箱中烘干15min，对烘干的ito玻璃基底使用臭氧-紫外表面清洁仪紫外臭氧处理15min。
6.如权利要求2所述的共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤四中取60μl的聚三芳胺-甲苯溶液滴在ito玻璃基底上，使用匀胶机以4000rpm的旋涂速度，1000rpm/s的加速度旋涂30s，在加热台上以100℃的温度退火10min，在ito玻璃基底上形成空穴传输层。
7.如权利要求2所述的共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤五中，取60μl的二亚乙基三胺-二甲基亚砜溶液溶液和60μl的npp-ipa溶液，加热搅拌，形成混合液，使用移液枪吸取60μl的混合液滴在ito玻璃基底上的空穴传输层上，使用匀胶机以4000rpm的旋涂速度，2000rpm/s的加速度旋涂30s，在加热台上以100℃的温度退火15min，在空穴传输层上形成埋底界面原位诱导层。
8.如权利要求2所述的共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤六中，取60μl的二甲基亚砜旋涂在埋底界面原位诱导层上润湿埋底界面原位诱导层；取70μl的具有碳量子点混合阳离子钙钛矿前驱体溶液均匀滴加在润湿后的埋底界面原位诱导层上，以10000rpm的速度、1000rpm/s的加速度旋涂55s，在旋涂过程的第40s时匀速滴加150μl的乙酸乙酯，旋涂结束立即100℃的温度退火10min，在埋底界面原位诱导层上形成混合阳离子钙钛矿薄膜；所述步骤七中，取50μl的[6,6]苯基-c61丁酸甲酯-无水氯苯溶液均匀滴加在混合阳离子钙钛矿薄膜上，以2000rpm的速度，1000rpm/s的加速度旋涂30s；所述步骤八中真空蒸镀c60时的压力为5×10-4pa，温度为420℃，蒸镀速度为c60薄膜的厚度为10nm；真空蒸镀cu薄膜时，蒸镀速度为9.共振吡啶衍生物npp构筑的反式钙钛矿太阳能电池，其特征在于，采用如权利要求1-8中任意一项的制备方法制得。
