[发明专利]一种Cs掺杂ZnO为电子传输层的杂化太阳能电池

权利要求书

1.一种以Cs掺杂ZnO为电子传输层的杂化太阳能电池，其特征在于：由透明导电玻璃衬底、电子传输层、层状类钙钛矿杂化材料、空穴传输层和Au金属背电极层组成并依次构成叠层结构。

2.根据权利要求1所述以Cs掺杂ZnO为电子传输层的杂化太阳能电池，其特征在于：所述透明导电玻璃衬底是以铟锡氧化物、掺杂氟的SnO₂或掺Al的氧化锌为导电层的导电玻璃。

3.根据权利要求1所述以Cs掺杂ZnO为电子传输层的杂化太阳能电池，其特征在于：所述电子传输层为Cs掺杂ZnO纳米棒，掺杂浓度在0.1-2.0 mol%，控制掺杂浓度可改变ZnO的导电性，电子传输层厚度为100-200nm。

4.根据权利要求1所述以Cs掺杂ZnO为电子传输层的杂化太阳能电池，其特征在于：所述层状类钙钛矿杂化材料为CH₃NH₃PbX₃，式中X为Cl、Br或I；层状类钙钛矿杂化材料CH₃NH₃PbX₃的厚度为100-1000nm。

5.根据权利要求1所述以Cs掺杂ZnO为电子传输层的杂化太阳能电池，其特征在于：所述空穴传输层为2,2',7,7'-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9'-螺二芴，空穴传输层的厚度为40-60nm。

6.根据权利要求1所述以Cs掺杂ZnO为电子传输层的杂化太阳能电池，其特征在于：所述Au金属背电极层的厚度为70nm。

7.一种如权利要求1所述以Cs掺杂ZnO为电子传输层的杂化太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将FTO玻璃衬底切割成所需的20mm×20mm，用洗洁精和去离子水洗涤15分钟，以便去除油脂和有机物，然后依次用丙酮、异丙醇、去离子水超声洗涤15 分钟，最后将将衬底放入烘箱烘干待用；

2）将二水合乙酸锌和乙二醇甲醚混合，然后滴加乙醇胺作为稳定剂，配制Zn²⁺浓度为0.2mol/L的ZnO种子层溶液；将锥形瓶用保鲜膜密封，放置磁力搅拌器上，搅拌30分钟，然后将充分搅拌的ZnO种子层溶液放入电热鼓风干燥箱中进行熟化，熟化温度60℃，熟化时间为2小时；将熟化后的种子层溶液放置降至室温，在衬底上进行旋涂成膜，旋涂一次后，将衬底放置300℃马弗炉中退火，10分钟后取出置于空气中冷却，再进行第二次旋涂种子层，然后将衬底放置在500℃马弗炉中退火，时间为1小时，最后分别使用去离子水和无水乙醇超声清洗退火后带有ZnO种子层的衬底15分钟，以去除表面多余的离子，烘干后制得ZnO种子层；

3）将无水乙酸锌和乙酸铯溶解在水中，加入美国杜邦出产的表面活性剂 zonyl FS-300，磁力搅拌30分钟，制得生长液；将带有种子层的玻璃衬底倾斜放置四氟反应釜内胆里，生长面朝下，加入配制好的生长液，生长ZnO纳米棒，生长温度为80℃，生长时间2小时，反应结束后，用去离子水清洗并置于140℃马弗炉中退火30min，制得Cs掺杂ZnO纳米棒作为电子传输层；

4）室温下在手套箱中将CH₃NH₃I和PbI₂溶解在γ-丁内酯溶剂中得到混合液，然后利用匀胶机将混合液旋涂在电子传输层上，在100℃下热处理15min以除去残余的溶剂，制得层状类钙钛矿杂化材料为CH₃NH₃PbI₃；

5）将浓度为0.06M 的2,2',7,7'-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9'-螺二芴溶解在氯苯溶液中，通过溶液旋涂的方法旋涂在层状类钙钛矿杂化材料CH₃NH₃PbI₃ 上，制得空穴传输层；

6）在3×10^-4Pa真空条件下采用热蒸镀法蒸镀70nm Au背电极，制得杂化太阳能电池。

8.根据权利要求7所述以Cs掺杂ZnO为电子传输层的杂化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述二水合乙酸锌、乙二醇甲醚与乙醇胺的用量比为0.878g：20mL：120 uL。