铜铁矿结构材料及其制备方法、钙钛矿太阳能电池
技术领域
本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及铜铁矿结构材料及其制备方法、钙钛矿太阳能电池。
背景技术
有机/无机杂化的金属卤化物的钙钛矿太阳能电池是2009年出现的光伏领域新技术，被美国《科学》杂志评选为2013年十大科学突破之一，被权威人士认为是一种潜在的具有重要意义的光伏技术。经过十年的发展，钙钛矿太阳能电池的效率被提升至25.2％，在效率上追上了发展数十年的多晶硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)以及碲化镉(CdTe)等化合物薄膜太阳能电池。从而成为下一代光伏技术中最热门的技术分支，受到全球科研领域和产业领域的广泛关注。
目前，高效率的钙钛矿器件都是在正式结构中实现的，正式结构采用的空穴传输材料通常为Spiro-OMeTAD，其本征导电率较低，必须通过掺杂来提高导电性。另外，常用的掺杂试剂锂盐容易吸收空气中的水分，而叔丁醇(TBP)会溶解部分钙钛矿，从而降低了器件性能以及在空气中的长期稳定性。还有，掺杂的Spiro-OMeTAD的玻璃化转变温度为50℃，基于Spiro-OMeTAD的钙钛矿太阳能电池在60～85℃的条件下持续加热时，稳定性急剧衰减。为此，急需寻找一种新的空穴传输材料取代Spiro-OMeTAD进而提高正式钙钛矿太阳能电池的稳定性。
反式结构的钙钛矿太阳能电池的效率低于正式结构，主要原因是反式结构中采用的空穴传输层为NiO，NiO的导电率低，界面复合较为严重，且自身吸收部分的紫外光，牺牲部分的短路电流密度。因此，急需寻找一种新型的无机空穴传输材料代替NiO应用在反式钙钛矿太阳能电池中，进而提高反式钙钛矿太阳能电池的器件效率。
发明内容
为解决上述现有技术中正式钙钛矿太阳能电池长期稳定性的问题以及反式钙钛矿太阳能电池的器件效率的问题，本发明提供了一种掺杂金属元素的铜铁矿结构材料，并进一步提供了其制备方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用。
为了达到上述发明目的，本发明提供一种铜铁矿结构材料，包括Mg掺杂的CuGaO2，所述铜铁矿结构材料微观上呈圆片或圆柱状，其直径为3nm～100nm、厚度为1nm～20nm。
上述铜铁矿结构材料的制备方法，包括步骤：
将硝酸铜、硝酸镓、硝酸镁和表面活性剂溶于水中，形成第一溶液；
向第一溶液中加入有机醇，形成第二溶液；
第二溶液在120℃～200℃条件下进行反应，获得固液两相反应产物；
清洗固相反应产物，干燥后获得所述铜铁矿结构材料。
优选地，所述表面活性剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或聚乙烯吡咯烷；所述有机醇选自乙二醇、聚乙二醇或一缩二乙二醇。
优选地，在所述第一溶液中，硝酸铜、硝酸镓、硝酸镁和表面活性剂的浓度范围均为0.01mol/L～0.1mol/L，且硝酸铜与硝酸镁的物质的量之比为1:1～99:1。
优选地，调节所述第一溶液的pH值在2～5。
优选地，所述第二溶液在水热反应釜或微波消解仪中反应，反应时间在0.5h～50h。
优选地，所述清洗的方法为：依次采用去离子水、浓度为0.01mol/L～1mol/L的氨水以及无水乙醇清洗所述固相反应产物。
本发明还提供一种上述铜铁矿结构材料的应用，其特征在于，所述铜铁矿结构材料作为钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层的材料。
本发明还提供一种包括空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，所述空穴传输层采用如权利要求1所述的铜铁矿结构材料制备获得。
进一步地，所述钙钛矿太阳能电池包括由下至上依次叠加的：导电基底、空穴阻挡层、钙钛矿层、所述空穴传输层、电极层；或者是，所述钙钛矿太阳能电池包括由下至上依次叠加的：导电基底、所述空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、界面修饰层、电极层。
优选地，所述空穴传输层的厚度为10nm～1000nm。
进一步优选地，所述空穴传输层的厚度为5nm～200nm。
本发明提供的铜铁矿结构材料，包含Mg掺杂的CuGaO2，所述铜铁矿结构材料微观上呈圆片或圆柱状，其直径为3nm～100nm、厚度为1nm～20nm。所述铜铁矿结构材料的导电率在10-2cm2 V-1s-1～10cm2 V-1s-1范围，同时具有优异的成膜性能。
本发明实施例通过将上述铜铁矿结构材料作为空穴传输层应用在正式钙钛矿太阳能电池中，由于铜铁矿结构材料优异的导电率和热稳定性，正式钙钛矿太阳能电池的稳定性得到了显著的提高。
本发明实施例通过将上述铜铁矿结构材料作为空穴传输层应用在反式钙钛矿太阳能电池中时，由于空穴传输层的均匀性优良、钙钛矿层与空穴传输层的界面接触良好，因此自由载流子在钙钛矿/空穴传输层界面处的复合得以降低，器件的性能，尤其是开路电压得到了明显提高，进而器件效率得到了提升。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，使得本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1为本发明实施例1的Mg@CuGaO2粉末产物的XRD图；
图2为本发明实施例1的Mg@CuGaO2材料的SEM图；
图3为本发明实施例1的Mg@CuGaO2纳米材料的热重测试结果图；
图4为本发明实施例2的Mg@CuGaO2纳米材料的TEM图；
图5为本发明实施例3的Mg@CuGaO2纳米材料的TEM图；
图6为本发明实施例4的Mg@CuGaO2纳米材料的TEM图；
图7为本发明实施例5的Mg@CuGaO2颗粒的SEM图；
图8为本发明实施例5-1的太阳能电池器件结构示意图；
图9为本发明实施例5-2的太阳能电池器件结构示意图；
图10为实施例5-1和对比例1的钙钛矿太阳能电池SC-1和SC-3的光电转换效率结果对比图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。虽然可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
现有的正式钙钛矿太阳能电池采用Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，由于Spiro-OMeTAD材料的本征导电率较低，为了实现高空穴迁移率和导电性，需要用叔丁基吡啶(TBP)和双(三氟甲基磺酰基)-酰亚胺锂(LiTFSI)进行化学掺杂。但是，锂盐容易吸收空气中的水分导致空穴传输层薄膜出现孔洞，而TBP会溶解部分钙钛矿，影响钙钛矿层的性能。因此这类电池的器件性能以及在空气中的长期稳定性问题亟待解决。
现有的反式钙钛矿太阳能电池采用NiO作为空穴传输层材料，但是NiO的导电率低、界面复合严重，且自身吸收部分的紫外光，会牺牲部分的短路电流密度。因此，这类电池的器件效率不高。
基于上述问题，本发明的发明人提供了一种铜铁矿结构材料及其制备方法，并进一步将该铜铁矿结构材料应用在钙钛矿太阳能电池中，很好地解决了上述问题。
1、本发明的一些实施方案提供一种铜铁矿结构材料，包括Mg掺杂的CuGaO2(以下采用“Mg@CuGaO2”表示Mg掺杂的CuGaO2)。
所述铜铁矿结构材料在微观上呈圆片或圆柱状，其直径为3nm～100nm、厚度为1nm～20nm。
2、本发明的一些实施方案提供了上述铜铁矿结构材料的制备方法，包括步骤：
(1)将硝酸铜、硝酸镓、硝酸镁、表面活性剂分别溶于去离子水中，形成混匀的第一溶液。或者，向硝酸镓溶液中依次加入表面活性剂、硝酸铜以及硝酸镁形成混匀的第一溶液。
在上述第一溶液中，硝酸铜、硝酸镓、硝酸镁、表面活性剂的浓度范围均为0.01mol/L～0.1mol/L。当第一溶液的各物质浓度低于0.01mol/L时，会导致后续的反应不充分。当第一溶液中的任一物质的浓度高于0.1mol/L时，后续得到的反应产物尺寸较大，且不均一。
上述硝酸盐可以是无水物也可以是水合物。
表面活性剂的作用在于分散溶质，并为后续反应产物提供成核及生长的模板，可以选自十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙烯吡咯烷中的至少一种；所述有机醇选自乙二醇、聚乙二醇和一缩二乙二醇中的至少一种。
表面活性剂的浓度范围为0.01mol/L～1mol/L。当表面活性剂的浓度低于0.01mol/L时，其模板功能基本消失，后续得到的反应产物大小不一，且分散性较差；当表面活性剂的浓度高于1mol/L时，由于其自身在溶液中的含量太高，因此最终的分散效果反而下降，导致后续得到的反应产物形貌不规则。
硝酸铜、硝酸镓、硝酸镁、表面活性剂等物质混合后形成的第一溶液呈强酸性，因此，需要采用碱对其进行调节，使溶液的酸碱值范围在2～3，以便得到目标反应产物，减少副反应产物的生成。碱可以是固体或溶液，在一些优选的实施例中，选择廉价易得的固体氢氧化钠或固体氢氧化钾。
溶质溶液混合的方式与时长不限，本发明实施例中的混合搅拌时间为2h～4h。
(2)向第一溶液中加入有机醇，形成第二溶液。
有机醇具有一定的还原性，其作用是将反应中的Cu2+还原成Cu+。
在一些优选的实施例中，有机醇为乙二醇。
有机醇的用量为100μL～10mL。当加入的有机醇的量低于100μL时，得到的反应产物大多为黑色的氧化铜，目标的反应产物很少；当加入的有机醇的量高于10mL时，得到的反应产物大多为红色的氧化亚铜(Cu2O)，目标反应产物很少。
(3)让第二溶液在120℃～200℃条件下进行反应，获得固液两相反应产物。
在一些优选的实施例中，让第二溶液在水热反应釜或微波消解仪中反应，反应时间在0.5h～50h。
(4)清洗固相反应产物，干燥后获得铜铁矿结构材料。
在一些优选的实施例中，清洗固相反应产物的方法为：依次采用去离子水、浓度为0.01mol/L～1mol/L的氨水、无水乙醇清洗固相反应产物。
固相反应产物中可能存在副产物氧化亚铜，为使反应产物中的Mg@CuGaO2纯度更高，故采用稀释的氨水将其除去。
3、本发明提供上述铜铁矿结构材料的应用：将铜铁矿结构材料作为钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层的材料。
空穴传输层优选的厚度为10nm～1000nm。
进一步优选地，其厚度为5nm～200nm。
更进一步优选地，其厚度为5nm～80nm。
空穴传输层的制备方法为：将上述铜铁矿结构材料分散于有机溶剂中得到分散液，有机溶剂优选为异丙醇、氯苯、甲苯中的一种；然后将分散液通过喷涂或者旋涂形成一定厚度的薄膜。
分散液中Mg@CuGaO2的浓度为1mg/mL～200mg/mL，优选为0.5mg/mL～5mg/mL。
4、本发明的一些实施方案提供一种钙钛矿太阳能电池，包含上述的空穴传输层：
(4-1)例如，一种钙钛矿太阳能电池，其由下至上依次叠加有：导电基底、空穴阻挡层、钙钛矿层、上述的空穴传输层、电极层。
钙钛矿层为钙钛矿吸光材料的薄层，钙钛矿吸光材料为ABX3，其中，A为CH3NH3、NH2CHNH2、Cs或其混合物；B为Pb或Sn或其混合物；X为I、Br、Cl、CN、SCN或其混合物。钙钛矿层的厚度为100nm～1000nm，优选厚度为400nm～800nm，最佳的钙钛矿层厚度为600nm。
导电基底为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。
空穴阻挡层选自致密TiO2层、ZnO层、SnO2层中的任意一种，厚度为10nm～200nm。
电极层选自Ag电极层、Cu电极层、Au电极层中的任意一种。
在该类电池中，空穴传输层优选厚度为10nm～200nm。
(4-2)又例如，一种钙钛矿太阳能电池，其由下至上依次叠加有：导电基底、前述空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、界面修饰层、电极层。
导电基底为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。
钙钛矿层为钙钛矿吸光材料的薄层，钙钛矿吸光材料为ABX3，其中，A为CH3NH3、NH2CHNH2、Cs或其混合物；B为Pb或Sn或其混合物；X为I、Br、Cl、CN、SCN中的至少一种。
钙钛矿层的厚度为100nm～1000nm，优选厚度为400nm～800nm，最佳的钙钛矿层厚度为600nm。
在一些优选的实施例中，电子传输层为PCBM、C60、ZnO、TiO2中的一种。
在一些优选的实施例中，界面修饰层为Bis-C60或BCP。
在该类电池中，空穴传输层的优选厚度为10nm～200nm。
电极层选自Ag电极层、Cu电极层、Au电极层中的任意一种。
本发明实施例提供的包含Mg@CuGaO2纳米颗粒的铜铁矿结构材料，微观上是较规则的圆片或圆柱状。铜铁矿结构材料的导电率在10-2cm2 V-1s-1～10cm2V-1s-1范围，同时具有优异的成膜性能。
本发明实施例通过将上述铜铁矿结构材料作为空穴传输层应用在正式钙钛矿太阳能电池中，由于铜铁矿结构材料优异的导电率和热稳定性，正式钙钛矿太阳能电池的稳定性得到了显著的提高。
本发明实施例通过将上述铜铁矿结构材料作为空穴传输层应用在反式钙钛矿太阳能电池中时，由于空穴传输层的均匀性优良、钙钛矿层与空穴传输层的界面接触良好，因此自由载流子在钙钛矿/空穴传输层界面处的复合降低了，器件的性能，尤其是开路电压得到了明显提高，进而器件效率得到了提升。
以下将结合具体的实施例来说明本发明的上述铜铁矿结构及其应用，本领域技术人员所理解的是，下述实施例仅是本发明的具体示例，而不用于限制其全部。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的常规技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
制备Mg@CuGaO2材料。
分别称取150mg的Cu(NO3)2·3H2O、200mg的Ga(NO3)3·H2O、20mg的Mg(NO3)2、60mg的十二烷基磺酸钠以及68mg的NaOH分别溶解在3mL的去离子水中，形成pH值为3.5的澄清的第一溶液。
将上述溶液混合搅拌2h，直至得到均匀的溶液，向均匀溶液中加入3mL的聚乙二醇，继续搅拌直至均匀混合，形成第二溶液。
将所得溶液倒入水热反应釜中，然后将反应釜放置在230℃的烘箱中反应10h。
取出反应产物，依次采用去离子水、浓度为0.05mol/L的稀释的氨水以及无水乙醇清洗反应产物，再进行干燥，得到粉末产物。
通过X射线衍射分析(缩写为：XRD)证实得到的粉末产物为Mg@CuGaO2材料，衍射图谱如图1所示。对上述Mg@CuGaO2材料通过扫描电子显微镜(缩写为：SEM)进行表征，得到的表征结果如图2所示，Mg@CuGaO2材料的直径约为90nm，厚度为10nm，微观上呈片状。此外，通过热重测试，发现Mg@CuGaO2纳米材料具有较高的热稳定性，测试结果图谱如图3所示。在100～600℃区间内，其重量没有明显的变化。
实施例2
制备Mg@CuGaO2纳米材料。
分别称取200mg的Cu(NO3)2·3H2O、250mg的Ga(NO3)3·H2O、10mg的Mg(NO3)2、40mg的十二烷基磺酸钠(SDS)以及50mg的NaOH分别溶解在5mL的去离子水中，形成pH值为3的澄清的第一溶液。
将上述溶液混合搅拌4h，直至得到均匀的溶液，向均匀溶液中加入2mL的乙二醇，继续搅拌直至均匀混合，形成第二溶液。
将所得溶液倒入水热反应釜中，然后将水热反应釜放置在200℃的烘箱中，反应50h，得到固液两相反应产物。
取出固相反应产物，依次采用去离子水、浓度为0.01mol/L的稀释的氨水以及无水乙醇清洗固相反应产物，再进行干燥，得到Mg@CuGaO2纳米材料。
利用透射电子显微镜(缩写为：TEM)对上述Mg@CuGaO2纳米材料进行表征，得到的结果如图4所示，Mg@CuGaO2纳米材料的尺寸约为5nm，通过霍尔效应测出其电导率为2cm2 V-1s-1。
实施例3
制备Mg@CuGaO2纳米材料。
分别称取150mg的Cu(NO3)2·3H2O、200mg的Ga(NO3)3·H2O、8mg的Mg(NO3)2、30mg的十二烷基苯磺酸钠以及40mg的NaOH分别溶解在6mL的去离子水中，形成pH值为2的澄清的第一溶液。
将上述溶液混合搅拌2h，直至得到均匀的溶液，向均匀溶液中加入1mL的乙二醇，继续搅拌直至均匀混合，形成第二溶液。
将所得溶液倒入水热反应釜中，然后将反应釜放置在180℃的烘箱中反应40h，得到固液两相反应产物。
取出固相反应产物，依次采用去离子水、浓度为0.02mol/L的稀释的氨水以及无水乙醇清洗固相反应产物，再进行干燥，得到Mg@CuGaO2纳米材料。
对上述Mg@CuGaO2纳米材料进行TEM表征，得到的表征结果如图5所示，Mg@CuGaO2纳米材料的直径约为15nm。
实施例4
制备Mg@CuGaO2纳米材料。
分别称取100mg的Cu(NO3)2·3H2O、160mg的Ga(NO3)3·H2O、8mg的Mg(NO3)2、40mg的十二烷基磺酸钠以及55mg的NaOH分别溶解在2mL的去离子水中，形成pH值为4的澄清的第一溶液。
将上述溶液混合搅拌3h，直至得到均匀的溶液，向均匀溶液中加入3mL的聚乙二醇，继续搅拌直至均匀混合，形成第二溶液。
将所得溶液倒入水热反应釜中，然后将反应釜放置在220℃的烘箱中反应8h。
取出反应产物，依次采用去离子水、浓度为0.05mol/L的稀释的氨水以及无水乙醇清洗反应产物，再进行干燥，得到Mg@CuGaO2纳米材料。
对上述Mg@CuGaO2纳米材料通过TEM进行表征，得到的表征结果如图6所示，Mg@CuGaO2纳米材料直径约为20nm。
实施例5
将实施例2的Mg@CuGaO2纳米材料分散在异丙醇溶剂中，形成30mg/mL Mg@CuGaO2的分散液，通过旋涂法形成厚度约为30nm的薄膜。
对上述Mg@CuGaO2纳米材料形成的薄膜进行扫描电子显微镜(SEM)表征，得到的结果图如图7所示，可以看出，本实施例得到的Mg@CuGaO2薄膜表面均匀致密。
实施例5-1
制备钙钛矿太阳能电池，编号为SC-1：
(1)清洗：将FTO导电玻璃基底放在超声清洗器中依次用pH＝8弱碱性液体洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮各清洗5min。
(2)空穴阻挡层制备：将清洗干净的FTO导电玻璃基底在500℃下加热，将配置好的0.05mol/L的钛酸异丙酯异丙醇溶液喷涂在此基底上，加热20min形成厚度约为20nm的TiO2空穴阻挡层。
(3)钙钛矿层制备：将100μL钙钛矿溶液旋涂在碱金属氢氧化物界面层上，在100℃的加热台上加热60min得到厚度为500nm的钙钛矿层。
(4)空穴传输层制备：将实施例5中30mg/mL的Mg@CuGaO2异丙醇分散液旋涂在钙钛矿层上，在100℃的加热台上加热10min得到厚度为80nm的空穴传输层。
(5)电极层制备：将上述步骤(1)～步骤(4)所制备得到的半电池放置在蒸镀机中，通过调节蒸发速率得到厚度为100nm的Au电极层，得到钙钛矿太阳能电池SC-1。
图8是上述钙钛矿太阳能电池SC-1的器件结构示意图，SC-1包括从下至上依次分布的透明导电基底1、空穴阻挡层2、钙钛矿层3、空穴传输层4和电极层5。
实施例5-2
制备钙钛矿太阳能电池，编号为SC-2：
(1)清洗：将ITO透明导电玻璃基底放在超声清洗器中依次pH＝10弱碱性液体洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮各清洗10min。
(2)空穴传输层的制备：将实施例5中30mg/mL的Mg@CuGaO2异丙醇分散液旋涂在ITO导电玻璃基底上，在100℃的加热台上加热10min得到厚度为80nm的空穴传输层。
(3)钙钛矿层的制备：将100μL钙钛矿溶液旋涂在碱金属氢氧化物界面修饰层上，在100℃的加热台上加热60min得到厚度为500nm的钙钛矿层。
(4)电子传输层的制备：将配置好的20mg/mL的PCBM氯苯溶液旋涂在钙钛矿层上，在100℃的加热台上加热10min得到厚度为60nm的电子传输层。
(5)界面修饰层的制备：将配置好的BCP的饱和溶液旋涂在电子传输层上，在70℃的加热台上加热10min得到厚度为20nm的界面修饰层。
(6)电极层的制备：将上述步骤(1)～步骤(5)所制备的半电池放置在蒸镀机中，通过调节蒸发速率得到厚度为100nm的Ag电极层，得到钙钛矿太阳能电池SC-2。
图9是上述钙钛矿太阳能电池SC-2的器件结构示意图，SC-2包括从下至上依次分布的透明导电基底6、空穴传输层7、钙钛矿层8、电子传输层9、界面修饰层10、电极层11。
对比例1
制备钙钛矿太阳能电池，编号为SC-3：
(1)清洗：将FTO导电玻璃基底放在超声清洗器中依次用pH＝8的弱碱性液体洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮各清洗5min。
(2)空穴阻挡层的制备：将清洗干净的FTO导电玻璃基底在500℃下加热，将配置好的0.05mol/L的钛酸异丙酯异丙醇溶液喷涂在此基底上，加热20min形成厚度约为20nm的TiO2空穴阻挡层。
(3)钙钛矿层的制备：将100μL钙钛矿溶液旋涂在空穴阻挡层上，在100℃的加热台上加热60min得到厚度为500nm的钙钛矿层。
(4)空穴传输层的制备：将配置好的80mg/mL的Spiro-OMeTAD氯苯溶液旋涂在钙钛矿层上，在100℃的加热台上加热10min得到厚度为80nm的空穴传输层。
(5)电极层的制备：将上述步骤(1)～步骤(4)所制备的半电池放置在蒸镀机中，通过调节蒸发速率得到厚度为100nm的Au电极，最终制备出钙钛矿太阳能电池SC-3。
对比例2
(1)清洗：将FTO透明导电玻璃基底放在超声清洗器中依次pH＝10弱碱性液体洗洁精、去离子水、无水乙醇、丙酮各清洗10min。
(2)空穴传输层的制备：将清洗干净的FTO导电玻璃基底在500℃下加热，将配置好的4mg/mL的乙酰丙酮镍的乙腈溶液喷涂在此基底上，加热20min形成厚度约为30nm的NiO电子阻挡层。
(3)钙钛矿层的制备：将100μL钙钛矿溶液旋涂在致密NiO电子阻挡层上，在100℃的加热台上加热60min得到厚度为500nm的钙钛矿层。
(4)电子传输层制备：将配置好的20mg/mL的PCBM氯苯溶液旋涂在钙钛矿层上，在100℃的加热台上加热10min得到60nm的电子传输层。
(5)界面修饰层制备：将配置好的BCP的饱和溶液旋涂在电子传输层上，在70℃的加热台上加热10min得到20nm的界面修饰层。
(6)电极层制备：将上述所制备的半电池放置在蒸镀机中，通过调节蒸发速率得到厚度为100nm的Ag电极，得到钙钛矿太阳能电池SC-4。
电池性能测试：
太阳能电池表征的主要参数为短路电流密度(Jsc)、开路电压(Voc)、填充因子(FF)和光电转换效率(PCE)。
其中，Jsc指的是单位面积电路处于短路时产生的光电流，Voc为电路处于开
Jopt×Vopt路时的光电压，FF表示为电池的最大输入功率与极限输出功率之比即Jsc×Voc，Jopt为最大输出功率时的电流密度，Vopt为最大输出功率时的电压。PCE是指太阳能电池将太阳能转化为电能的比例，表示为电池的最大输出功率Pmax与入射光功率Pin的比值即：
对所制备的钙钛矿太阳能电池进行了表征，测试了上述参数。
针对正式钙钛矿太阳能电池SC-1和SC-3：
将SC-1和SC-3放置在湿度为60％下老化，在标准的太阳光模拟器下进行测试，扫描的电压范围是-0.1V～1.2V，扫描速度为100mv/s。
图10是钙钛矿太阳能电池SC-1和SC-3的光电转换效率结果对比图。钙钛矿太阳能电池SC-1的PCE在50％湿度下老化14天仍能维持初始性能的93％，而钙钛矿太阳能电池SC-3的PCE在50％湿度下老化12天衰减了50％(如图7所示)。可见，对于正式钙钛矿太阳能电池来说，应用本发明实施例的Mg@CuGaO2的纳米材料作为空穴传输层时，电池的稳定性得到显著提高。
针对反式钙钛矿太阳能电池SC-2和SC-4：
将SC-2和SC-4放置在标准的太阳光模拟器下进行测试，扫描的电压范围是-0.1V～1.1V，扫描速度为50mv/s。通过测试发现，该钙钛矿太阳能电池SC-2的开路电压Voc为1.16V，短路电流密度Jsc为22.5mA cm-2，填充因子FF为0.79，光电转换效率为20.62％。
相比SC-2电池，SC-4电池的开路电压Voc为1.12V，短路电流密度Jsc为21.5mA cm-2，填充因子FF为0.75，光电转换效率为18.06％。
可见，对于反式钙钛矿太阳能电池来说，应用本发明实施例的Mg@CuGaO2纳米材料作为空穴传输层时，电池的效率有明显的提升。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
