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摘要：本发明公开了一种溶剂预辅助制备无电荷传输层钙钛矿太阳能电池的方法。钙钛矿材料自身具有双极性电荷传输的特性，意味着电子传输层和空穴传输层对钙钛矿太阳能电池来说并不是必要的。它们的使用会引起钙钛矿太阳能电池价格昂贵及不稳定性问题。消除电荷传输层可以节省材料成本，并且减少电荷传输层的涂层工艺。本发明采用新型的溶液预辅助生长的方式，在3D钙钛矿薄膜与透明电极之间原位制备2D钙钛矿材料，形成2D‑3D异质结钙钛矿材料。通过调节胺盐的种类及浓度，精准控制2D钙钛矿材料带隙结构，使其与3D钙钛矿材料形成具有Ⅱ型能级对准结构，以此传输电子或空穴，并制备无电子传输层、无空穴传输层或最简单钙钛矿太阳能电池。

主权项：1.一种溶剂预辅助制备无电荷传输层钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，步骤如下：采用溶液预辅助生长的方式，在3D钙钛矿薄膜与透明电极之间原位制备2D钙钛矿材料，将大体积有机胺盐的溶液涂于透明导电基底表面；根据2D钙钛矿材料能级调控的性质，通过调节胺盐的种类及浓度，精准控制2D钙钛矿材料带隙结构，使其与3D钙钛矿材料形成具有Ⅱ型能级对准结构，以此传输电子或空穴；无电荷传输层器件的制备分为以下4类：无电子传输层器件结构、无空穴传输层器件结构、碳基最简单器件结构和最简单器件结构；其中，无电子传输层器件结构：选用导带位置低于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料，将其原位制备于3D钙钛矿层与透明导电基底之间，形成的2D-3D异质结材料以Ⅱ型能级对准的方式传输电子，制备无电子传输层器件；具体步骤如下：步骤1、透明导电基底的清洗及处理步骤2、2D-3D异质结钙钛矿薄膜制备1钙钛矿前驱液的制备：将组成为ABX3药品溶于溶剂中，配置成浓度为0.7-1.5M的溶液A，在温度为25-35℃的条件下，搅拌2-5h，然后以0.22μm孔径的滤膜过滤后制得钙钛矿前驱液；2大体积有机胺盐溶液的制备：将导带位置低于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料溶于溶剂中，制得浓度为200-700mgmL的溶液B，在温度为25-35℃的条件下搅拌2-5h，然后用孔径为0.22μm的滤膜过滤得到大体积有机胺盐溶液；32D-3D异质结钙钛矿薄膜的沉积：将步骤2中制备的大体积有机胺盐溶液及步骤1中制备的钙钛矿前驱液依次涂在透明导电基底上，反应使2D钙钛矿形成于透明导电基底与3D钙钛矿之间，制备成2D-3D异质结钙钛矿薄膜；步骤3、电子传输层制备在2D-3D异质结钙钛矿薄膜表面沉积电子传输层；步骤4、金属对电极制备将上述步骤制备的装置放进掩模版，在真空蒸镀仓内，蒸镀金属电极；其中，无空穴传输层器件结构：选用价带位置高于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料，将其原位制备于3D钙钛矿与透明导电基底之间，该2D-3D异质结材料以Ⅱ型能级对准的方式传输空穴，制备无空穴传输层器件；具体步骤如下：步骤1：透明导电基底的清洗及处理步骤22D-3D异质结钙钛矿材料制备1钙钛矿前驱液的制备：将组成为ABX3药品溶于溶剂中，配置成浓度为0.7-1.5M的溶液A，在温度为25-35℃的条件下，搅拌2-5h，然后以0.22μm孔径的滤膜过滤后制得钙钛矿前驱液；2大体积有机胺盐溶液的制备：将价带位置高于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料溶于溶剂中，制得浓度为200-700mgmL的溶液B，在温度为25-35℃的条件下搅拌2-5h，然后用孔径为0.22μm的滤膜过滤得到大体积有机胺盐溶液；32D-3D异质结钙钛矿薄膜的沉积：将大体积有机胺盐溶液涂在透明导电基底上再沉积钙钛矿层，制备成2D-3D异质结钙钛矿薄膜；步骤3空穴传输层制备在2D-3D异质结钙钛矿薄膜表面沉积空穴传输层；步骤4金属对电极制备将上述步骤制备的装置放进掩模版，在真空蒸镀仓内，蒸镀金属电极；其中，碳基最简单器件结构：选用以Ⅱ型能级对准的方式传输电子的2D-3D异质结钙钛矿，以碳材料作为空穴传输层与对电极制备最简单PSCs，其器件结构为ITO2D-3DPVKC；具体步骤如下：步骤1、透明导电基底的清洗及处理步骤2、2D-3D异质结钙钛矿薄膜制备1钙钛矿前驱液的制备：将组成为ABX3药品溶于溶剂中，配置成浓度为0.7-1.5M的溶液A，在温度为25-35℃的条件下，搅拌2-5h，然后以0.22μm孔径的滤膜过滤后制得钙钛矿前驱液；2大体积有机胺盐溶液的制备：将导带位置低于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料溶于溶剂中，制得浓度为200-700mgmL的溶液B，在温度为25-35℃的条件下搅拌2-5h，然后用孔径为0.22μm的滤膜过滤得到大体积有机胺盐溶液；32D-3D异质结钙钛矿薄膜的沉积：将步骤2中制备的大体积有机胺盐溶液及步骤1中制备的钙钛矿前驱液依次涂在透明导电基底上，反应使2D钙钛矿形成于透明导电基底与3D钙钛矿之间，制备成2D-3D异质结钙钛矿薄膜；步骤3、碳电极制备，制备碳电极；其中，最简单器件结构：选用以Ⅱ型能级对准的方式传输空穴的2D-3D钙钛矿材料，利用改良反溶剂法在2D-3D钙钛矿表面形成另外一层2D钙钛矿材料，制备2D-3D-2D异质结钙钛矿薄膜；调节反溶剂中胺盐的种类及浓度，使其在贴近对电极一侧，3D-2D钙钛矿材料以Ⅱ型能级对准的方式传输电子，制备的最简单器件结构为ITO2D-3D-2DPVKCE；具体步骤如下：步骤1、透明导电基底的清洗及处理；步骤2、2D-3D-2D异质结钙钛矿材料制备；1钙钛矿前驱液的制备：将组成为ABX3药品溶于溶剂中，配置成浓度为0.7-1.5M的溶液A，在温度为25-35℃的条件下，搅拌2-5h，然后以0.22μm孔径的滤膜过滤后制得钙钛矿前驱液；2大体积有机胺盐溶液的制备：将价带位置高于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料溶于溶剂中，制得浓度为200-700mgmL的溶液B，在温度为25-35℃的条件下搅拌2-5h，然后用孔径为0.22μm的滤膜过滤得到大体积有机胺盐溶液；3改良反溶剂溶液的制备：将导带位置低于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺盐材料溶于反溶剂中，制得浓度为10-70mgmL的溶液C，在温度为25-35℃的条件下搅拌2-5h，然后用孔径为0.22μm的滤膜过滤得到改良反溶剂溶液溶液；42D-3D-2D异质结钙钛矿薄膜的沉积：将大体积有机胺盐溶液涂于透明导电基底上，再沉积钙钛矿层，通过使用改良的反溶剂溶液，制备成2D-3D-2D异质结钙钛矿薄膜；步骤3金属对电极制备；将上述步骤制备的装置放进掩模版，在真空蒸镀仓内，蒸镀金属电极；所述的钙钛矿的化学式为ABX3，其中A为一价阳离子，为CH3NH3+、NH2-CH＝NH2+、Cs+、Li+、C4H9NH3+、CH6N3+、Na+、K+中的一种；B为二价阳离子，为Pb2+、Cs+、Sn2+、Ge2+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+中的一种；X为Cl-、Br-、I-、SCN-、BF4-中的一种；钙钛矿及大体积有机胺盐的溶剂选用N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮；反溶剂为甲苯、二甲苯、氯苯、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、正丁醇、乙醇、异丙醇中的一种；所述2D钙钛矿胺盐材料为RNH3+代表的大体积有机胺阳离子基团及M2+代表的二胺有机基团，其中价带位置高于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺阳离子选自苯乙胺阳离子和聚乙烯亚胺阳离子；导带位置低于3D钙钛矿材料的2D钙钛矿胺阳离子选自正丁胺阳离子、2-噻吩甲胺阳离子、苯二胺阳离子和氟化苯乙胺阳离子。

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