[发明专利]一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池，其特征在于：所述电池从下至上依次为FTO导电玻璃层、氧化钛致密层、上转化多孔层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极，其特征在于；所述上转化多孔层不同于现有的半导体或绝缘多孔层，而是能够吸收红外光发出可见光的多孔层，为利用稀土元素掺杂的氧化钛多孔层，在保证对可见光仍然透明的情况下，吸收不能被钙钛矿材料吸收的红外光，转化成可见光，从而被钙钛矿材料吸收，提高电池的光电流。

2.如权利要求1所述的一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池，其特征在于：所述的氧化钛致密层，层厚为5-15nm；所述的FTO导电玻璃层的方块电阻是10Ω，透过率为80%。

3.如权利要求1所述的一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池，其特征在于：所述的利用稀土元素掺杂的氧化钛多孔层是稀土元素铒和镱掺杂的氧化钛纳米材料；纳米材料的粒径在20-50纳米，多孔层厚度在300-1200nm；铒和镱相对于钛的摩尔掺杂比例分别是0.5-2%。

4.如权利要求1所述的一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池，其特征在于：所述的钙钛矿吸收层是CH₃NH₃PbI₃，层厚为300-500nm；所述空穴传输层的层厚为80-150nm；所述金属电极为Au或Ag电极，层厚为100-150nm。

5.如权利要求1所述的一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池的制备方法，包括在FTO导电玻璃沉积致密氧化钛层的步骤，然后再在氧化钛层上沉积一层稀土元素掺杂的氧化钛纳米多孔层的步骤，再沉积钙钛矿吸收层的步骤，接着钙钛矿吸收层上沉积空穴传输层的步骤，最后在空穴传输层上沉积金属电极层的步骤；其特征在于在氧化钛层上沉积一层稀土元素掺杂的氧化钛纳米多孔层的步骤为：

将氧化铒、氧化镱和氢氧化锂溶解在硝酸中搅拌直至溶液变成透明的溶胶A；将钛酸丁酯在搅拌条件下逐滴加入到去离子水中，持续搅拌混合均匀得到溶液B；将A和B混合得到胶体C，所得胶体C装入高压釜，水热处理后得到掺杂铒和镱的 TiO₂沉淀；抽滤、洗涤得到白色沉淀，干燥得到粉体，粉体焙烧后自然冷却至室温，经研磨后，加入聚乙二醇 20000 及非离子型表面活性剂，得到掺杂铒和镱的TiO₂胶体；将制备的掺杂铒和镱的TiO₂胶体旋涂在致密层上，煅烧使得TiO₂固化并烧去包括聚乙二醇20000在内的有机物，冷却后取出得纳晶多孔 TiO₂膜。

6.如权利要求5所述的一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：所述氧化铒、氧化镱、氢氧化锂和硝酸的质量体积比为：1mg：1mg：0.1mg：30ml-1mg:1mg:0.1mg:60ml；所述硝酸为分析纯硝酸。

7.如权利要求5所述的一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：所述钛酸丁酯与硝酸的体积比为：1:3—1:1；所述钛酸丁酯与去离子水的体积比为：1:10-1:20。

8.如权利要求5所述的一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：所述持续搅拌的时间为30-60 min；所述高压釜的填充度60- 80%。

9.如权利要求5所述的一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：所述水热处理的温度为180-200℃，处理时间为10-15h；所述干燥指100℃真空干燥；所述焙烧温度为600-800℃，焙烧时间为2-5 h。

10.如权利要求5所述的一种多孔结构有机/无机杂化钙钛矿电池的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇 20000的加入量为粉体质量的20%~30%；所述非离子型表面活性剂为Triton X-100，加入量为0.05-0.2ml；所述煅烧温度为450℃，锻烧时间为20-30 min；所述冷却指自然冷却至 80℃。