[发明专利]有机-无机钙钛矿太阳能电池的制备方法

权利要求书

1.一种有机-无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选择高性能透明导电基板，清洗并烘干；

(2)利用激光或化学刻蚀方法对所述透明导电基底进行刻蚀，获得目标图案，清洗并烘干；

(3)利用磁控溅射法或脉冲激光沉积法在所述目标图案上制备n-型金属氧化物层；

(4)利用旋涂法在所述n-型金属氧化物层上旋涂以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂的碘化铅前驱液；

(5)采用常压气相辅助溶液法，通过在密闭体系中蒸发CH₃NH₃Y晶体粉末产生气相，并在密闭体系中形成气压促进CH₃NH₃Y气相与n-型金属氧化物层表面的PbI₂层反应生成CH₃NH₃PbI_xZ_3-x钙钛矿光吸收层；其中，Y是Cl,Br或I，Z是Cl或Br；

(6)在所述钙钛矿光吸收层表面旋涂含有空穴导电材料的溶液形成空穴传输层；

(7)在所述空穴导电层表面利用真空蒸镀法制备金属合金背电极；

制备得到所述有机-无机钙钛矿太阳能电池；其中，所述有机-无机钙钛矿太阳能电池依次由透明基板、导电层、n-型金属氧化物半导体层、有机-无机钙钛矿层、空穴传输层和金属合金背电极组成。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述n-型金属氧化物层的磁控溅射条件为：溅射腔体的基础真空度为不大于3×10^-3Pa，氩气流量为10-20sccm，氧气流量为氩气的1-5％，工作气压为0.2-0.5Pa，溅射功率密度为0.5-5W/cm²，使用的靶材为99.99％纯度的钛酸锶、锡酸钡、锡酸锌或氧化锌陶瓷靶。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述n-型金属氧化物层的脉冲激光沉积的条件为：真空腔体的基础真空度为不大于3×10^-3Pa，氩气流量为10-20sccm，氧气流量为氩气的1-5％，沉积时的工作气压为0.2-0.5Pa，激光波长为193nm-355nm，脉宽不大于30ns，靶材上的能量密度为0.2-5J/cm²，使用的靶材为99.99％纯度的钛酸锶、锡酸钡、锡酸锌或氧化锌陶瓷靶。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述金属氧化物包括钛酸锶SrTiO₃、锡酸钡Ba₂SnO4、锡酸锌Zn₂SnO₄、氧化锌ZnO；所述n-型金属氧化物层的厚度为20-100nm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述碘化铅前驱液浓度为400-500mg/ml，旋涂的条件包括：转速2000-4000转/分钟，时间为30-50秒。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)中，所述金属合金背电极包括银铝合金电极；其中，Al含量为10-20wt％。

7.一种有机-无机钙钛矿太阳能电池，其特征在于，依次由透明基板、导电层、n-型金属氧化物半导体层、有机-无机钙钛矿层、空穴传输层和金属合金背电极组成；其中，所述金属氧化物包括钛酸锶、锡酸钡、锡酸锌、氧化锌。

8.一种用磁控溅射法或脉冲激光沉积法制备n型金属氧化物半导体层的方法，其特征在于，其中，所述磁控溅射条件为：溅射腔体的基础真空度为不大于3×10^-3Pa，氩气流量为10-20sccm，氧气流量为氩气的1-5％，工作气压为0.2-0.5Pa，溅射功率密度为0.5-5W/cm²，使用的靶材为99.99％纯度的钛酸锶、锡酸钡、锡酸锌或氧化锌陶瓷靶；

其中，所述脉冲激光沉积的条件为：真空腔体的基础真空度为不大于3×10^-3Pa，氩气流量为10-20sccm，氧气流量为氩气的1-5％，沉积时的工作气压为0.2-0.5Pa，激光波长为193nm-355nm，脉宽不大于30ns，靶材上的能量密度为0.2-5J/cm²，使用的靶材为99.99％纯度的钛酸锶、锡酸钡、锡酸锌或氧化锌陶瓷靶。