[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及光伏电池，特别是涉及一种钙钛矿结构的太阳能电池及其制备方法。所述太阳能电池包括从下至上的透明导电玻璃基底、电子传输层、钙钛矿光敏层、空穴传导层和金属电极层，其特征在于：所述钙钛矿光敏层两侧围有ITO阻隔层，有效地保护着钙钛矿薄膜，并使其免受潮湿环境的侵蚀，从而改善了钙钛矿太阳能电池的稳定性。本发明还涉及一种空气中沉积钙钛矿薄膜的方法，该方法简单、易行、可控制，能够实现工业化条件下的大规模生产，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及光伏电池，特别是涉及一种钙钛矿结构的太阳能电池及其制备方法。

背景技术

基于卤化铅钙钛矿薄膜的太阳能电池在短短五年的时间里发展迅速，其光电转换效率已提高到20%以上，超过了很多其他类型的太阳能电池；然而，由于卤化铅钙钛矿的湿度敏感性，特别是钙钛矿材料中的有机组分容易在含水气的环境下分解，钙钛矿薄膜的制备大部分是在充满惰性气体的手套箱中完成的，因而其光伏器件在实践应用方面受到限制；当前，在改善钙钛矿光伏电池湿度稳定性的研究方面，除了优化钙钛矿膜的质量外，更多集中在电池结构的改变，如采用超薄的绝缘层氧化铝沉积在钙钛矿薄膜上，阻挡水分的侵蚀；或是采用稳定的覆盖层碳材料作为对电极，提高耐湿性能，但钙钛矿薄膜层的横向截面往往暴露在空气中，最易受到湿气的影响， 基于此，本发明从横向截面防护入手，提出一种具有围墙结构的ITO阻隔层,有效保护着钙钛矿薄膜，通过与其他结构的钙钛矿太阳能电池相比较，采用本方法所制得的电池更稳定；另外，本发明也涉及一种空气中制备钙钛矿薄膜的方法，简单高效，为钙钛矿太阳能电池大规模生产提供了一个方向。

发明内容

为了克服钙钛矿湿度稳定技术的问题，针对背景技术中钙钛矿薄膜层的侧面疏于防护及制备环境的局限性，本发明采用磁控溅射技术沉积具有围墙结构的ITO阻隔层，并尝试用一种有效混合溶剂在一定湿度环境下沉积钙钛矿薄膜，从而提供了一种基于空气中制备钙钛矿太阳能电池的方法。

一种基于空气中制备的钙钛矿太阳能电池，所述太阳能电池包括从下至上的透明导电玻璃基底、电子传输层、钙钛矿光敏层、空穴传导层和金属电极层，其特征在于：所述钙钛矿光敏层两侧围有ITO阻隔层。

所述透明导电玻璃基底为FTO导电玻璃，其方块电阻是8-10Ω，透过率在80%。

所述电子传输层为氧化锌层，层厚为30-40nm。

所述钙钛矿光敏层（为杂化钙钛矿结构的CH₃NH₃PbI₃层，其被涂覆填充在具有围墙结构的ITO阻隔层里，层厚为300-400 nm。

所述空穴传导层为P3HT，层厚为100-150nm。

所述金属电极层为Ag电极，层厚为150nm。

一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括在透明导电玻璃基底上沉积一层电子传输层的步骤，再在电子传输层上涂覆填充一层钙钛矿光敏层的步骤，接着在钙钛矿光敏层上沉积一层空穴传导层的步骤，最后在空穴传导层上蒸镀一层金属电极层的步骤；其特征在于：上述制备过程是在空气中进行制备的，所述的再在电子传输层上涂覆填充一层钙钛矿光敏层的步骤为：先在电子传输层上两侧制备一层具有围墙结构的ITO阻隔层，然后在ITO阻隔层里涂覆填充一层钙钛矿光敏层。

所述的先在电子传输层上制备一层具有围墙结构的ITO阻隔层指：在电子传输层上采用直流磁控溅射法沉积300-400nm厚的均匀致密的ITO阻隔层。

所述的在ITO阻隔层里涂覆填充一层钙钛矿光敏层的步骤为：