[发明专利]一种高效钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种高效钙钛矿太阳能电池，该高效钙钛矿太阳能电池的结构是：导电衬底、半导体氧化物电子传输层、介孔层和有机无机杂化的钙钛矿层、空穴传输层以及金属对电极，其特征在于，该高效钙钛矿太阳能电池还包括绝缘缓冲层，所述绝缘缓冲层的引入位置为半导体氧化物电子传输层和钙有机无机杂化的钙钛矿层之间，或者钙钛矿材料与空穴传输层之间。

2.根据权利要求1所述的高效钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述绝缘缓冲层的厚度为1-5nm,所述绝缘缓冲层为Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂、MgO、Ga₂O₃、ZrO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅或H_fO₂。

3.根据权利要求1所述的高效钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的有机无机复合钙钛矿为CH₃NH₃PbX₃，其中X为I，Cl或Br。

4.一种制备如权利要求1-3任意一项所述的钙钛矿太阳能电池结构的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：将导电基底通过传统基片清洗工艺洗涤，氮气吹干备用；

步骤2：将经过步骤1处理后的导电基底上沉积半导体氧化物传输层，收集并传输电子或者空穴，沉积温度10-300℃，退火处理温度300-500℃密封保存；

步骤3：将经过步骤2处理后的沉积有电子传输层的导电基底上利用沉积法制备一层缓冲层厚度在1-5nm绝缘缓冲层，沉积温度10-500℃；

步骤4：将介孔半导体材料采用旋涂法或喷涂法沉积到经步骤3处理后的导电基底上，随后在温度为300-600℃进行热处理，时间在0.5-3h，得到介孔层；

步骤5：利用两步法、一步法或利用气相辅助液相法在经过步骤4处理后的导电基底上制备有机无机杂化的钙钛矿层，再进行退火处理温度在100-200℃之间，时间在0.5-3h之间；

步骤6：在经过步骤5处理后的导电基底上旋涂空穴传输材料，旋涂转速为100-5000rpm，在湿度低于30%条件下进行操作；

步骤7：在经过步骤6处理后的导电基底上采用热蒸镀金或银电极，最终得到高效钙钛矿太阳能电池，电极厚度在20-150nm。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的介孔半导体材料为TiO₂、ZnO、Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂颗粒制成的稀释浆料，稀释比在1-10之间。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的导电衬底为FTO玻璃、ITO玻璃、柔性PET基底或石墨烯导电基底。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的半导体氧化物传输层为ZnO、TiO₂、NiO或SnO₂薄膜或者该种半导体的阵列等高比表面积结构，厚度为10-200nm，沉积方法为原子层沉积法、磁控溅射技术、物理气相沉积、热蒸发法化学气相沉积、溶胶凝胶法、喷涂法、水热法或涂布法。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤3中的沉积法为磁控溅射法、原子层沉积技术，溶胶凝胶法、物理气相沉积或化学气相沉积法。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤4中的沉积法包括原子层沉积法、磁控溅射技术、物理气相沉积、热蒸发法化学气相沉积、溶胶凝胶法或喷涂法，其中，旋涂法的转速在1000-8000rpm之间；喷涂法的喷涂温度在100-300℃之间。

10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤6中所述的空穴传输材料为spiro-MeOTAD或氧化镍。