倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层用涂层剂及倒置结构钙钛矿太阳能电池的制作方法

1.本发明涉及太阳能电池电子传输层形成用涂层剂及包括利用其形成的电子传输层的倒置结构钙钛矿太阳能电池。


背景技术：

2.为解决化石能源的枯竭及其利用所带来的全球环境问题，如太阳能、风能、水能等可再生清洁替代能源的研究正在积极展开。
3.其中，对直接从太阳光转换电能的太阳能电池的兴趣大大增加。在此，太阳能电池是指利用通过吸收来自太阳光的光能产生电子和空穴的光伏效应产生电流-电压的电池。
4.目前，已经可以制造出光能转换效率超过20％的基于n-p二极管型硅(si)单晶的太阳能电池并应用于实际太阳能发电，也有使用与其相比转换效率更高的如砷化镓(gaas)等的化合物半导体的太阳能电池。然而，由于这些基于无机半导体的太阳能电池需要以高纯度精炼的材料以实现高效率，因此精炼原材料会消耗大量能源，并且在使用原材料进行单晶化或薄膜化的过程中需要昂贵的工艺设备，因此，在降低太阳能电池制造成本方面存在局限性，这一直是大规模使用的障碍。
5.因此，为了以低成本制造太阳能电池，有必要大幅降低主要用于太阳能电池的材料或制造工艺的成本，作为基于无机半导体的太阳能电池的替代品，正在研究可以用低成本材料和工艺制造的钙钛矿太阳能电池。
6.最近，已经开发出使用钙钛矿结构的卤素化合物即(nh3ch3)pbx3(x＝i、br、cl)作为光敏材料的钙钛矿太阳能电池，并且正在进行商业化研究。钙钛矿结构的一般结构式为abx3结构，具有阴离子位于x位，大阳离子位于a位，小阳离子位于b位的结构。
7.作为分子式为(ch3nh3)pbx3的有机金属卤化物的钙钛矿太阳能电池在2009年首次被用作太阳能电池的光敏材料。此后，自从2012年研发出与现在结构相同的固态钙钛矿太阳能电池后，效率迅速提升。常规钙钛矿太阳能电池使用金属氧化物作为电子传输层，且主要使用如spiro-ometad等的有机材料或高分子材料作为空穴传输层(htl)。即，在如fto等的透明电极上制造金属氧化物多孔膜或薄膜，涂上钙钛矿材料，再涂上空穴传输层，再沉积金(au)或银(ag)等电极层。
8.钙钛矿太阳能电池商业化的一个重要课题是确保稳定性和柔性(flexible)技术，通过在光敏层上部使用金属氧化物形成的现有的电子传输层在光敏层(或光吸收层)上部沉积或涂覆金属氧化物之后，在其上形成单独的有机粘合剂涂层。然而，在沉积形成金属氧化物时，制造工艺复杂且多步骤，大大提高制造成本，并且存在由于在沉积工艺过程中产生的物理和化学能量可能损坏光吸收层的缺点。另外，在形成有机粘合剂涂层的方法中，进行高温热处理以形成涂层，但是钙钛矿材料在200℃以上的高温下分解，还降低太阳能电池的柔性，从而缩小钙钛矿太阳能电池的应用范围。


技术实现要素：

9.技术问题
10.本发明是为了克服上述问题而提出的，本发明旨在提供作为电子传输层(或电子传递层，electron transporting layer，etl)形成用涂层剂，且旨在提供制成分散有表面改性的金属氧化物纳米粒子的分散液形式的涂层剂且利用其形成电子传输层的倒置结构钙钛矿。
11.解决问题的方案
12.为解决上述问题，本发明涉及一种倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层用涂层剂，其包括表面改性的金属氧化物分散在有机溶剂中的分散液。
13.作为本发明的一优选实施例，本发明的上述电子传输层用涂层剂可以包括0.50重量％至3.00重量％的表面改性的金属氧化物及残余量的有机溶剂。
14.作为本发明的一优选实施例，上述有机溶剂的介电常数可以为20以下。
15.作为本发明的一优选实施例，上述有机溶剂可以包括选自异丙醇、丁醇、2-甲氧基乙醇及乙酸乙酯中的至少一种。
16.作为本发明的一优选实施例，上述表面改性的金属氧化物可以通过使金属氧化物纳米粒子与由下述化学式1表示的化合物反应而进行表面改性。
17.[化学式1]
[0018][0019]
在上述化学式1中，r1至r5独立地为氢原子或卤素原子，且n为0至5。
[0020]
作为本发明的一优选实施例，上述金属氧化物纳米粒子可以包括包含选自锡(sn)、锆(zr)、锶(sr)、锌(zn)、钒(v)、钼(mo)、钨(w)、铌(nb)、铝(al)及镓(ga)中的一种或两种以上的金属的氧化物。
[0021]
作为本发明的一优选实施例，上述金属氧化物纳米粒子的平均粒径可以为2nm至10nm。
[0022]
本发明的另一目的涉及一种包括用如上所述的电子传输层用涂层剂形成的涂层的倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层。
[0023]
作为本发明的一个优选实施例，当上述涂层的厚度为20nm至30nm时，对500nm至550nm的波长的透光率(transmittance)可以为88％至95％。
[0024]
本发明的再一目的涉及包括上述电子传输层的倒置结构钙钛矿太阳能电池。
[0025]
作为本发明的一个优选实施例，倒置结构钙钛矿太阳能电池包括依次堆叠导电基板、漏极(drain electrode)、空穴传输层(hole transport layer)、光吸收层、电子传输层(electron transporting layer)及源极(source electrode)的结构。
[0026]
作为本发明的一个优选实施例，倒置结构钙钛矿太阳能电池还可以包括位于上述光吸收层和电子传输层之间的钝化(passivation)层。
[0027]
发明效果
[0028]
由于本发明的电子传输层形成用涂层剂无需经过用于形成薄膜的高温处理过程，而通过200℃以下的低温热处理就可以形成厚度为1nm至20nm的超薄膜，因此可以防止钙钛矿光吸收层的损伤，由本发明的涂布液形成的电子传输层具有高薄膜均匀度，因此太阳能电池的开路电压(open-circuit voltage，v
oc
)和填充因子(fill factor，ff)优异，因高透光率(transmittance)而短路电流(short-circuit current，j
sc
)优异，因此可以制造光电转换效率优异的太阳能电池。
附图说明
[0029]
图1为在实施例1中制备的sno2纳米粒子的tem测量图。
[0030]
图2为在实施例1中制备的sno2纳米粒子的xrd测量图表。
[0031]
图3为在实施例1中制备的表面改性的sno2纳米粒子的ft-ir测量图表。
[0032]
图4的(a)部分为将未改性的sno2纳米粒子分散在异丙醇中而成的溶液的照片，图4的(b)部分为在实施例1中制备的电子传输层形成用涂布液的照片。
[0033]
图5为使用实施例1的电子传输层形成用涂布液制造的薄膜的透过率的测量结果。
[0034]
图6为在制备例1中制备的倒置结构钙钛矿太阳能电池的结构图和截面sem测量图。
[0035]
图7为在制备例1中制备的倒置结构钙钛矿太阳能电池的电流密度的测量结果。
具体实施方式
[0036]
在下文中，将更详细地说明本发明。
[0037]
本发明涉及一种倒置结构钙钛矿太阳能电池的电子传输层(或电子传递层，electron transporting layer，etl)用涂层剂，其包括表面改性的金属氧化物纳米粒子分散在有机溶剂中的分散液。
[0038]
本发明的涂层剂相对于总重量包括0.50重量％至3.00重量％的上述表面改性的金属氧化物及残余量的有机溶剂，优选地，0.58重量％至2.88重量％的上述表面改性的金属氧化物及残余量的有机溶剂，更优选地，0.65重量％至1.91重量％的上述表面改性的金属氧化物及残余量的有机溶剂。
[0039]
此时，若涂层剂中的表面改性金属氧化物的含量小于0.50重量％，则sno2的含量不足，因此可能存在形成sno2薄膜时光吸收层露出的问题，若涂层剂中的表面改性金属氧化物的含量大于3.00重量％，则sno2薄膜厚度增加，从而可能存在太阳能电池的短路电流(j
sc
)和开路电压(v
oc
)的值降低的问题，因此优选在上述范围内包括表面改性金属氧化物。
[0040]
此外，作为上述有机溶剂，可以使用介电常数(dielectric constant)为20以下的溶剂，优选地，介电常数为5至15的溶剂。有机溶剂的具体实例包括异丙醇、丁醇、2-甲氧基乙醇及乙酸乙酯等，可以单独或组合使用它们作为本发明的有机溶剂。若使用介电常数大于20的溶剂，sno2粒子与极性溶剂之间的引力增加，导致sno2粒子凝聚的问题(分散性和分散稳定性下降)，在形成sno2薄膜的过程中，作为光吸收层的钙钛矿材料可能会在极性溶剂中分解。
[0041]
上述表面改性金属氧化物纳米粒子可以通过包括如下步骤的工艺制备：步骤1，制备金属氧化物纳米粒子；及步骤2，通过使上述金属氧化物和由下述化学式1表示的化合物
反应来制备表面改性金属氧化物纳米粒子。
[0042]
[化学式1]
[0043][0044]
在上述化学式1中，r1至r5独立地为氢原子或卤素原子，优选为卤素原子，更优选为-f。并且，n为0至5，优选为0至3，更优选为0至2。
[0045]
更具体而言，上述步骤1包括：步骤1-1，将金属前体与超纯水混合制备金属前体溶液；步骤1-2，在上述金属前体溶液中加入碱性水溶液制备反应溶液；及步骤1-3，对上述反应溶液进行水热合成，从水热合成产物得到金属氧化物纳米粒子。
[0046]
上述步骤1-1中的金属前体溶液可以包括金属前体和超纯水，金属前体溶液中金属前体的浓度可以为0.15m至0.7m，优选地，可以为0.16m至0.5m。此时，若金属前体溶液中的金属前体浓度小于0.15m，则金属氧化物纳米粒子的产率可能太小，若金属前体溶液中的金属前体浓度超过0.7m，则金属前体水溶液浓度增加，因此在相同的工艺条件下制备时，形成不均匀大小的金属氧化物纳米粒子，因此无法获得均匀的纳米粒子。
[0047]
上述步骤1-2中的碱性水溶液可以包括选自koh水溶液、naoh水溶液、联氨(hydrazine)水溶液及nh4oh水溶液中的至少一种。另外，至于碱性水溶液的使用量，将碱性水溶液加入到金属前体溶液中，使得反应溶液的ph为8.0以上，优选地，ph为8.0至9.0，更优选地。ph为8.2至8.8。此时，若ph小于8，则金属氧化物纳米粒子的产率可能过小，并且金属前体溶液可能发生凝胶(gel)化，导致搅拌不畅，若ph过高，则金属氧化物粒子的粒径可能会变得过大。
[0048]
上述步骤1-3中的水热合成可以采用本领域常用的水热合成方法进行，上述水热合成在100℃至200℃下，优选地，在120℃至190℃下，更优选地，在140℃至180℃下进行6小时至48小时，优选地，10小时至24小时，更优选地，12小时至18小时。此时，若水热合成温度低于100℃，则可能会出现金属氧化物结晶度低的问题，若水热合成温度超过200℃，可能会出现金属氧化物粒子尺寸增大的问题。此外，若水热合成时间小于6小时，则可能会出现金属氧化物纳米粒子收率过低的问题，若水热合成时间超过48小时，则可能会出现水热合成产物的尺寸过大的问题，因此，优选在上述时间内进行水热合成。
[0049]
通过水热合成得到的金属氧化物纳米粒子可用超纯水和乙醇反复洗涤3次至5次。
[0050]
由此获得的金属氧化物纳米粒子可以具有2nm至10nm的平均粒径，优选地，2nm至8nm的平均粒径，更优选地，3nm至5nm的平均粒径。
[0051]
另外，上述金属氧化物纳米粒子的金属氧化物可以为包括选自锡(sn)、钛(ti)、锌(zn)、铈(ce)、锆(zr)、锶(sr)、锌(zn)、钒(v)、钼(mo)、钨(w)、铌(nb)、铝(al)及镓(ga)中的一种或两种以上的金属的氧化物，作为一个例子，上述金属氧化物可以包括sno2、tio2、zno、ceo2和/或zn2sno4等，优选地，可以包括sno2和/或zno。
[0052]
接着，步骤2为对在步骤1中获得的金属氧化物纳米粒子的表面进行改性的工艺，其可以包括：步骤2-1，通过混合上述金属氧化物纳米粒子和超纯水来制备溶液；步骤2-2，
fluorene)-alt-5,5-(4',7,-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)]))、pfo-dbt(聚[2,7-.9,9-(二辛基-芴)-交替-5,5-(4',7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](poly[2,7-.9,9-(dioctyl-fluorene)-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)]))、psifdtbt(聚[(2,7-二辛基硅杂芴)-2,7-二基-交替-(4,7-双(2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑)-5,5'-二基](poly[(2,7-dioctylsilafluorene)-2,7-diyl-alt-(4,7-bis(2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazole)-5,5
′‑
diyl]))、pcdtbt(聚[[9-(1-辛基壬基)-9h-咔唑-2,7-二基]-2,5-噻吩二基-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基-2,5-噻吩二基](poly[[9-(1-octylnonyl)-9h-carbazole-2,7-diyl]-2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl]))、pfb(聚(9,9'-二辛基芴-co-双(n,n'-(4,丁基苯基)双(n,n'-苯基-1,4-亚苯基)二胺(poly(9,9
′‑
dioctylfluorene-co-bis(n,n
′‑
(4,butylphenyl))bis(n,n
′‑
phenyl-1,4-phenylene)diamine))、f8bt(聚(9,9'-二辛基芴-共苯并噻二唑)(poly(9,9
′‑
dioctylfluorene-cobenzothiadiazole))、pedot(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))、pedot:pss(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)poly(styrenesulfonate))、ptaa(聚(三芳基胺)(poly(triarylamine))、2-pacz和/或meo-2pacz。
[0065]
此外，形成上述空穴传输层的方法可包括涂布法、真空沉积法等，并且涂布法的实例包括凹版涂布法、棒涂法、印刷法、喷涂法、旋涂法、浸涂法、模涂法等。
[0066]
另外，在本发明的太阳能电池的构成中，上述光吸收层可以包括通常应用于太阳能电池的光吸收层的钙钛矿材料，作为一优选例，可以包括由下述化学式2表示的钙钛矿材料。
[0067]
[化学式2]
[0068]
cmx3[0069]
在化学式2中，c为单价阳离子，可以包括胺、铵、第1族金属、第2族金属和/或其他阳离子或类阳离子化合物，优选地，可以为甲脒(formamidinium，fa)、甲基铵(methylammonium，ma.)、fama、csfama或n(r)
4+
(其中，r可以为相同或不同的基团，r为具有1至5个碳原子的直链烷基、具有3至5个碳原子的支链烷基、苯基、烷苯基、烷氧基苯基或烷基卤化物)。
[0070]
此外，在化学式2中的m为二价阳离子，可以包括选自fe、co、ni、cu、sn、pb、bi、ge、ti、eu及zr中的一种或两种。
[0071]
另外，在化学式2中的x为一价阴离子，可以包括选自f、cl、br及i中的至少一种卤化物元素和/或第16族阴离子，作为一优选例，x可以为i
x
br
3-x
(0≤x≤3)。
[0072]
并且，上述化学式2的一优选实施方式包括fapbi
x
br
3-x
(0≤x≤3)、mapbi
x
br
3-x
(0≤x≤3)、csmafapbi
x
br
3-x
(0≤x≤3)、ch3nh3pbx3(x＝cl、br、i、bri2或br2i)、ch3nh3snx3(x＝cl、br或i)、ch(＝nh)nh3pbx3(x＝cl、br、i、bri2或br2i)、ch(＝nh)nh3snx3(x＝cl、br或i)等。
[0073]
并且，在本发明的太阳能电池中，上述光吸收层可以是由相同的钙钛矿材料构成的单层，也可以是由不同的钙钛矿材料构成的多层层叠而成的多层结构，或在由一种钙钛矿材料制成的光吸收层内部可以包括具有柱状、板状、针状、线状或棒状等柱状的与上述一
种钙钛矿材料不同的种类的钙钛矿材料。
[0074]
在本发明的太阳能电池结构中，如上所述，电子传输层通过用本发明的涂布剂(表面改性金属氧化物纳米粒子分散于有机溶剂的分散液)经过涂布处理后，在200℃以下，优选地，在30℃至100℃以下的温度下进行低温热处理，以形成薄膜形式的涂层，从而可以在光吸收层上部形成电子传输层。
[0075]
此时，作为上述涂布，可以进行旋涂、刮刀涂布、棒涂、喷涂、凹版涂布或模涂。
[0076]
另外，上述电子传输层的厚度为100nm以下，优选为1nm至40nm，更优选为1nm至20nm，此时，若电子传输层的厚度超过100nm，则可能存在太阳能电池的短路电流(j
sc
)和开路电压(v
oc
)减少的问题，因此优选以在上述范围内的厚度形成。
[0077]
由此形成的涂层即电子传输层的表面可以具有非常低的粗糙度，因此其均方根(root mean square，rms)粗糙度可以为30nm以下，优选地，可以为17.0nm至25.0nm，更优选地，可以满足17.5nm至24.0nm。
[0078]
此外，在本发明的太阳能电池的构成中，上述源极可以通过涂覆或沉积选自pt、au、ni、cu、ag、in、ru、pd、rh、ir、os、c及导电聚合物中的至少一种材料而形成。
[0079]
此外，本发明的太阳能电池还可以包括位于上述光吸收层和电子传输层之间的钝化(passivation)层。
[0080]
将通过以下实施例进行更详细说明本发明，但以下实施例不应解释为限制本发明的范围，而应解释为有助于理解本发明。
[0081]
[实施例]
[0082]
实施例1：电子传输层(etl)形成用涂布液的制备
[0083]
(1)sno2纳米粒子的制备
[0084]
将sncl4·
5h2o加入盛有超纯水的烧杯中搅拌，以制备sncl4浓度为0.33m的金属前体溶液，然后在265ml金属前体溶液中加入35ml的nh4oh碱性水溶液，从而制备水溶液的ph为约8.0至8.5的反应溶液。
[0085]
将上述反应溶液放入压力容器(高压釜或水热反应器(autoclave or hydrothermal reactor))中，在180℃下水热合成12小时。
[0086]
接着，将通过水热合成得到的产物用超纯水和乙醇洗涤3次至5次，制备出sno2纳米粒子。
[0087]
制备的sno2纳米粒子的平均粒径为3nm至5nm。
[0088]
并且，所制备的sno2纳米粒子的tem测量图如图1所示，xrd测量结果如图2所示。
[0089]
(2)表面改性的sno2纳米粒子的制备
[0090]
将之前制备的8g的上述sno2纳米粒子放入盛有40ml超纯水的圆底烧瓶中并搅拌，然后加入54g三氟乙酸(trifluoroacetic acid，tfa)，以制备反应溶液。将冷凝器(condenser)安装到装有制备的反应溶液的圆底烧瓶，并在90℃下进行回流反应2小时。
[0091]
接下来，使用离心分离机从经过上述回流反应的反应溶液分离纳米粒子，然后在60℃的烘箱中干燥以制备表面改性的sno2纳米粒子。
[0092]
此外，制备的表面改性的sno2纳米粒子的ft-ir测量结果示于图3中。
[0093]
(3)表面改性的sno2纳米粒子的分散溶液(涂布液)制备
[0094]
将30mg的上述制备的表面改性的sno2纳米粒子加入到4ml的低极性异丙醇(介电
常数≤20)中，然后用超声波破碎机制成分散溶液形式的电子传输层形成用涂布液(表面改性金属氧化物含量为约0.74重量％)。
[0095]
另外，图4的(b)部分示出拍摄分散溶液形式的电子传输层形成用涂布液的照片，图4的(a)部分示出将30mg的未表面改性的sno2纳米粒子加入到异丙醇中后用超声波破碎机分散后拍摄的照片。
[0096]
比较例1
[0097]
在未进行表面改性工艺的状态下制备实施例1的(1)中制备的sno2纳米粒子。
[0098]
然后，在将30mg未进行表面改性的上述sno2纳米粒子加入到4ml异丙醇中后，用超声波破碎机制备分散溶液形式的电子传输层形成用涂布液。制得的涂布液的照片如图4的(a)部分所示。
[0099]
实施例2至实施例3及比较例2至比较例3
[0100]
除了在制备具有如下述表1所示的组成的表面改性sno2纳米粒子之后，将表面改性的sno2纳米粒子与有机溶剂混合，然后使用超声波破碎机分别制备分散溶液形式的电子传输层形成用涂布液之外，其余以与上述实施例1相同的方式制备电子传输层形成用涂布液，从而进行实施例2至3和比较例2至3。
[0101]
比较例4
[0102]
除了将实施例1的上述表面改性的sno2纳米粒子与介电常数为25的乙醇混合，然后使用超声波破碎机分别制备分散溶液形式的电子传输层形成用涂布液之外，其余以与上述实施例1相同的方式制备电子传输层形成用涂布液，从而进行比较例4。
[0103]
表1
[0104][0105]
实验例1：超薄膜制备及涂层的表面粗糙度和透光率测量
[0106]
将在上述实施例和比较例中制备的各涂布液旋涂在玻璃基板和包括玻璃基板的
钙钛矿薄膜上部，然后在30℃下进行热处理以制备厚度为20nm的超薄膜。
[0107]
此外，通过非接触法测量形成在包括玻璃基板的钙钛矿薄膜上部的超薄膜的表面粗糙度，然后通过粗糙度的均方根(rms)计算，测量任意3个点的表面粗糙度后，测量的三个点的表面粗糙度的平均值如下述表2所示。
[0108]
另外，通过uv光谱测量方法用近红外线将形成在玻璃基板上的上述超薄膜扫描，以测量样品的吸光度和透光率(transmittance，％)，其结果示于下述表2中，实施例1的透光率测量结果示于图5。此时，透光率为在500nm至550nm的波长下的透光率。
[0109]
表2
[0110][0111]
观察上述表2中的rms粗糙度和透光率，确认上述实施例1至3具有18.0nm至23.0nm的rms粗糙度，即具有非常低的表面粗糙度，且具有90％以上的透光率即优异光学性能。相反，在作为合成表面改性的sno2纳米粒子时利用仅使用小于300重量份的270重量份的tfa制备的表面改性的sno2纳米粒子的涂布液的比较例2的情况下，与实施例1或实施例2相比，不仅透光率低，而且粗糙度也过高，在使用大于1500重量份的1570重量份的tfa的比较例3的情况下，与实施例3相比，反而粗糙度增加，透光率部分降低，这被认为是由在表面改性的sno2纳米粒子中一部分纳米粒子之间的凝聚的想想引起的。
[0112]
并且，在比较例4的情况下，由于sno2粒子未分散且凝聚的粒子以岛状被覆在玻璃基板上端，因此存在未形成薄膜的问题。
[0113]
制备例1：应用表面改性的sno2纳米粒子的倒置结构钙钛矿太阳能电池的制备
[0114]
作为漏极(drain electrode)，通过超声波清洗机用丙酮和异丙醇(isopropyl alchol,ipa)顺次清洗以约110nm的厚度涂有氧化铟锡(indium tinoxide,ito)的有机基板(厚度：1.1mm，15.0ω/sq)1小时。
[0115]
其次，通过电子束(e-beam)真空沉积法在上述ito基板上形成厚度为30nm的空穴传输层(nio
x
)。
[0116]
接着，将通过溶解在二甲基甲酰胺(dimethylformamide，dmf)和二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,dmso)中而成的黄色光吸收层溶液通过旋涂形成在上述空穴传输层的上部，并在100℃下热处理20分钟，以形成nio
x
空穴传输层和厚度为450nm至500nm的具有
钙钛矿晶体结构的光吸收层(csmafapbi
x
br
3-x
(0≤x≤3))。
[0117]
接下来，通过热蒸发(thermal evaporation)法条件在上述光吸收层上部形成厚度为13nm的钝化层(c
60
富勒烯)。
[0118]
其次，将在实施例1中制备的表面改性的涂布液以1,500rpm的转速旋涂在上述钝化层的上部1分钟，然后在30℃下热处理以形成厚度为20nm的电子传输层。
[0119]
其次，在1
×
10-8
torr的压力下在电子传输层上部以150nm的厚度沉积银，以形成源极，从而制备倒置结构钙钛矿太阳能电池。
[0120]
并且，制备的太阳能电池的sem测量图如图6所示。
[0121]
制备例2至3和比较制备例1至3
[0122]
除了制造分别使用实施例2至3和比较例1至3的涂层剂代替实施例1的涂层剂形成电子传输层的各个太阳能电池之外，其余以与上述制备例1相同的方式制备倒置结构钙钛矿太阳能电池，从而进行制备例2至3和比较制备例1至3。
[0123]
实验例2：太阳能电池的性能测量
[0124]
测量在上述制备例1中制备的太阳能电池的电流-电压特性和效率，其结果示于下述表3中。并且，制备例1的短路电流密度测量结果示于图7中。
[0125]
表3
[0126][0127]
参照上述表3和图7的太阳能电池的电流-电压特性和效率测量结果，可以确认其具有非常高的填充因子和光电转换效率。

技术特征：
1.一种倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层用涂层剂，其特征在于，包括表面改性的金属氧化物分散在有机溶剂中的分散液，上述有机溶剂的介电常数为20以下。2.根据权利要求1所述的倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层用涂层剂，其特征在于，包括0.50重量％至3.00重量％的表面改性的金属氧化物及残余量的有机溶剂。3.根据权利要求1所述的倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层用涂层剂，其特征在于，上述有机溶剂包括选自异丙醇、丁醇、2-甲氧基乙醇及乙酸乙酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层用涂层剂，其特征在于，上述表面改性的金属氧化物通过使金属氧化物纳米粒子与由下述化学式1表示的化合物反应而进行表面改性：[化学式1]在上述化学式1中，r1至r5独立地为氢原子或卤素原子，且n为0至5。5.根据权利要求4所述的倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层用涂层剂，其特征在于，上述金属氧化物纳米粒子包括包含选自锡、锆、锶、锌、钒、钼、钨、铌、铝及镓中的一种或两种以上的金属的氧化物。6.根据权利要求4所述的倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层用涂层剂，其特征在于，上述金属氧化物纳米粒子的平均粒径为2nm至10nm。7.一种倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层，其特征在于，包括用权利要求1至6中任一项所述的涂层剂形成的涂层。8.根据权利要求7所述的倒置结构钙钛矿太阳能电池电子传输层，其特征在于，在上述涂层的厚度为20nm至30nm时，对500nm至550nm的波长的透光率为88％至95％。9.一种倒置结构钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括权利要求7所述的电子传输层。10.根据权利要求9所述的倒置结构钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括依次堆叠导电基板、漏极、空穴传输层、光吸收层、电子传输层及源极的结构。11.根据权利要求10所述的倒置结构钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括位于上述光吸收层和电子传输层之间的钝化层。

技术总结
本发明涉及一种电子传输层(或电子传递层)形成用涂层剂，即，涉及提供制成分散有表面改性的金属氧化物纳米粒子的分散液形式的涂层剂且利用其形成电子传输层的倒置结构钙钛矿。矿。矿。


技术研发人员：廉殷朱 郑光浩
受保护的技术使用者：韩华思路信
技术研发日：2021.10.19
技术公布日：2023/8/9