本发明属于太阳能电池，具体涉及一种基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用。
背景技术：
1、目前，全钙钛矿两端叠层太阳能电池(tscs)的光电转换效率已经超过单结钙钛矿太阳能电池(pscs)，但与理论预测的极限效率仍有很大差距，这是由于作为顶电池的宽带隙(wbg)钙钛矿有严重的开路开压损失问题。为了进一步提高光电转换效率，则需要制备高效稳定的宽带隙wbgpscs。因此，寻找降低开压损失的有效策略对于开发高效叠层器件具有重要意义。
2、有学者提出利用钙钛矿材料的可调带隙特性，用溴取代卤化物碘以及用铯取代有机离子甲胺(ma)和甲脒(fa)制备宽带隙钙钛矿。但是高浓度的铯或溴会导致结晶过程加速，导致钙钛矿的结晶度较差、表面粗糙，并且陷阱态较多。为了改善这些问题，人们广泛使用添加剂来调节晶界处的结晶和钝化缺陷，以提高pscs的效率和稳定性。例如，将具有多功能基团(如磺酰基、铵和氟化物)的4-(2-氨基乙基)-苯磺酰氟盐酸盐(abf)引入到混合卤化物前驱体中，通过在结晶过程中减少异质成核并抑制缺陷态生成，同时减少离子迁移而造成的卤化物相分离，从而降低器件开压损失，可成功地将1.77ev宽带隙psc的开压损失降低到0.45v。
3、因此，降低开压损失是提高效率的一个有效途径。在制备wbg钙钛矿过程中优化结晶、控制缺陷和抑制相分离可以进一步改善wbg钙钛矿器件的性能，提高光电转换效率，并实现更稳定的太阳能电池技术。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐(spa)修饰的宽带隙钙钛矿材料。
4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：所述宽带隙钙钛矿材料为经3-磺丙基丙烯酸盐钾盐或其衍生物修饰的fa0.8cs0.2pb(i0.6br0.4)3，其中，所述3-磺丙基丙烯酸盐钾盐或其衍生物相较于fa0.8cs0.2pb(i0.6br0.4)3的掺杂量以浓度计为1～5mol％。
5、作为本发明所述基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿材料的一种优选方案，其中：所述3-磺丙基丙烯酸盐钾盐的衍生物为3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐(spm)。
6、本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿材料的制备方法。
7、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：包括，
8、向fa0.8cs0.2pb(i0.6br0.4)3钙钛矿前驱液中加入3-磺丙基丙烯酸盐钾盐或其衍生物粉末，搅拌至完全溶解后，过滤，即得到基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿材料。
9、本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池，应用权利要求1所述的基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿材料作为宽带隙钙钛矿吸收层。
10、作为本发明所述基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池的一种优选方案，其中：所述电池具有反式结构，自下而上依次为ito导电玻璃、空穴传输层、宽带隙钙钛矿吸光层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极层；
11、其中，所述宽带隙钙钛矿吸光层为400～500nm；
12、所述ito导电玻璃层材料的平均透光率>85％，厚度为0.1～0.8mm；
13、所述空穴传输层为自组装单分子层(sam)，材料为(4-(7h-二苯并[c,g]咔唑-7基)丁基)膦酸(4padcb)，厚度为0.1～1.5nm；
14、所述电子传输层为c60，厚度为10～30nm；
15、所述空穴阻挡层为浴铜灵(bcp)或原子层沉积的sno2中的一种，厚度分别为6～8nm或10～20nm；
16、所述金属电极为铜或银中的一种，厚度为100～200nm。
17、本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备方法。
18、作为本发明所述基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备方法的一种优选方案，其中：包括，
19、在预处理的ito导电玻璃上旋涂自主装单分子层材料后退火处理，形成空穴传输层；
20、通过两步旋涂将钙钛矿前驱体溶液旋涂到自组装分子层上，旋涂过程中滴加反溶剂，旋涂结束后，将衬底转移到热台上进行两步退火，制得钙钛矿薄膜；
21、钙钛矿薄膜进行背钝化处理，得到宽带隙钙钛矿吸光层；
22、在宽带隙钙钛矿吸光层上面蒸镀电子传输层和空穴阻挡层，最后蒸镀金属电极层，活性面积为0.05～0.1cm2，最终制得基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池。
23、作为本发明所述基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备方法的一种优选方案，其中：所述两步旋涂，包括，先以500rpm的转速旋涂2s进行第一步旋涂，再以4000rpm的转速旋涂60s进行第二步旋涂，在第二步旋涂的第20～30s滴加反溶剂乙醚，其中，乙醚的滴加量为700～800μl。
24、作为本发明所述基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备方法的一种优选方案，其中：所述两步退火包括，先在65℃退火2～3min，接着在100℃退火8～10min。
25、作为本发明所述基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备方法的一种优选方案，其中：所述背钝化处理为将50～60μl的乙二胺碘溶液滴在退火后的钙钛矿膜上，然后在4000rpm下旋转涂覆20～30s，之后，立即在100℃下退火4～5min。
26、本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池在制备叠层电池中的应用。
27、本发明有益效果：
28、(1)与传统的钙钛矿太阳能电池制备方法相比，本发明首次使用了3-磺丙基丙烯酸盐钾盐或其衍生物掺入宽带隙钙钛矿前驱体溶液中，然后使用一步法旋涂方法旋涂钙钛矿溶液获得掺杂3-磺丙基丙烯酸盐钾盐或其衍生物的宽带隙钙钛矿吸光层薄膜。3-磺丙基丙烯酸盐钾盐或其衍生物中的磺酸基和羰基可以与钙钛矿中未配位的铅离子产生静电耦合作用，钝化卤素空位，操控晶体生长；其次阳离子可以与表面富余的碘离子结合，同时钾离子局域分布于晶界处，减少缺陷，降低器件回滞。
29、(2)3-磺丙基丙烯酸盐钾盐或其衍生物多官能团作用钝化了宽带隙钙钛矿薄膜缺陷，提升了器件稳定性以及性能。主要表现为：改善薄膜质量，减少非辐射复合，提高载流子寿命，减少开压损失，提高填充因子及电流密度，提升光电转换效率。
30、(3)本发明使用的两种添加剂制作的宽带隙钙钛矿可以应用到叠层上面，提高叠层器件的开压和效率，提升稳定性。
1.一种基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿材料，其特征在于：所述宽带隙钙钛矿材料为经3-磺丙基丙烯酸盐钾盐或其衍生物修饰的fa0.8cs0.2pb(i0.6br0.4)3，其中，所述3-磺丙基丙烯酸盐钾盐或其衍生物相较于fa0.8cs0.2pb(i0.6br0.4)3的掺杂量以浓度计为1～5mol％。
2.如权利要求1所述的基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿材料，其特征在于：所述3-磺丙基丙烯酸盐钾盐的衍生物为3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐。
3.如权利要求1所述的基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿材料的制备方法，其特征在于：包括，
4.一种基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池，其特征在于：应用权利要求1所述的基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿材料作为宽带隙钙钛矿吸收层。
5.如权利要求4所述的基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述电池具有反式结构，自下而上依次为ito导电玻璃、空穴传输层、宽带隙钙钛矿吸光层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极层；
6.如权利要求4所述的基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括，
7.如权利要求6所述的基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述两步旋涂，包括，先以500rpm的转速旋涂2s进行第一步旋涂，再以4000rpm的转速旋涂60s进行第二步旋涂，在第二步旋涂的第20～30s滴加反溶剂乙醚，其中，乙醚的滴加量为700～800μl。
8.如权利要求6所述的基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述两步退火包括，先在65℃退火2～3min，接着在100℃退火8～10min。
9.如权利要求6所述的基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述背钝化处理为将50～60μl的乙二胺碘溶液滴在退火后的钙钛矿膜上，然后在4000rpm下旋转涂覆20～30s，之后，立即在100℃下退火4～5min。
10.如权利要求4所述的基于3-磺丙基丙烯酸盐钾盐修饰的宽带隙钙钛矿太阳能电池在制备叠层电池中的应用。
