[发明专利]一种CH3NH3PbI3薄膜太阳能电池制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能器件的制备方法，具体是涉及一种CH₃NH₃PbI₃材料的薄膜太阳能电池制备方法，属于新型材料器件制造工艺领域。

背景技术

当今世界，随着地球资源的日益减少和人类对能源需求的不断增加，能源危机已经迫在眉睫。为了生存和发展，人类必须寻求可以替代常规能源的可再生的洁净新能源，其中的选择之一是太阳能发电。太阳能具有储存巨大，永不枯竭，清洁无污染、不受地域限制等优点，是人类最重要的新能源。

目前太阳能电池主要包括晶体硅电池和薄膜太阳能电池，其中薄膜太阳能电池因生产用料少，价格便宜，可塑性好等优点成为太阳能光伏电池的发展趋势。现在，两种主流产业化的薄膜电池材料为碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒（CIGS），它们均含有地壳中稀缺的元素（Te和In），因此不适合大规模生产。最近，一种以CH₃NH₃PbI₃为代表的有机无机杂化钙钛矿材料薄膜太阳能电池获得了学术界的广泛关注。这类有机无机杂化钙钛矿材料所含元素均为地壳中富有元素，可大规模生产，且价格低廉。自2012年开始，以CH₃NH₃PbI₃为主体吸收层太阳能电池的研究中，它的转换效率在短短一年内迅速飙升，突破了15%。截至到2014年6月，经验证的最高效率可达17.9%。这使得该材料极有可能成为下一代的主流薄膜太阳能电池材料，从而也吸引了国内外的大批研究人员的关注。该材料的制备方法主要为化学方法。如旋涂法和基于旋涂法的两步法等。这两种方法都可在基于多孔材料TiO₂和ZnO中沉积出高质量的薄膜，从而获得高效率。但对于平面型器件却不太适合，主要的原因在于该材料在后期烘烤退火时材料易于凝聚形成大晶粒，从而使大晶粒之间出现空洞。这将减少光子的吸收，并同时减小并联电阻，使器件效率降低。与之相对的是，基于真空的方法可明显改善薄膜覆盖度。如Henry Snaith采用双源法可制备获得无空洞小晶粒的薄膜，但双源法控制复杂，两个独立的蒸发源需要能稳定的工作在确定比例的速率上。另外，为实现高质量薄膜，蒸发速率非常的慢，一般需要控制在0.5埃每秒以内。这样低的速率不适合大规模生产。而当下生长速率较高的物理生长法又都是基于PbI₂的，CH₃NH₃I与PbI₂的化学反应过程较慢，这会导致在高速蒸发的过程中CH₃NH₃I与PbI₂的反应过程大大落后于加热蒸发的过程，从而使得制备得到的CH₃NH₃PbI₃薄膜因存在杂质而导致电池的转换效率与寿命都较低。

有基于此，提出本发明。

发明内容

针对现有技术的上述技术问题，本发明的目的是提供一种CH₃NH₃PbI₃材料的薄膜太阳能电池制备方法，采用基于(CH₃COO)₂Pb的CH₃NH₃PbI₃溶液做蒸发源，用单源反应闪蒸法以极快的蒸发速率直接制备出表面无空洞的CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜作为太阳能电池的吸收层，并制备出相应的太阳能电池器件，为制备高转换效率的有机无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池提供一种新的工艺。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种CH₃NH₃PbI₃薄膜太阳能电池制备方法，包括以下步骤：

（1）、使用合适的材料作为衬底，预处理后，在所述的衬底上沉积n型材料，然后放入真空蒸发设备的样品台上；

（2）、把CH₃NH₃I和(CH₃COO)₂Pb粉末按照一定比例溶解于有机溶剂中，制备成基于(CH₃COO)₂Pb的CH₃NH₃PbI₃溶液；