[发明专利]一种多孔层结构钙钛矿型太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔层结构钙钛矿型太阳能电池，其特征在于：包括从上至下依次叠层设置的FTO玻璃衬底、TiO₂致密层、上转化发光材料/TiO₂混合物的多孔层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极；

上转化发光材料/TiO₂混合物的多孔层中的上转化发光材料是以NaYF₄为基质掺杂稀土元素，粒径为40-50nm；上转化发光材料/TiO₂混合物的多孔层中的TiO₂为P25，粒径为20-25nm；上转化发光材料/TiO₂混合物的多孔层中上转化发光材料与TiO₂的重量比为1-8：4；所掺杂稀土元素为铒、铥、钬中一种和镱；所掺杂镱的化学计量比为2%；所掺杂铒、铥、钬中一种的化学计量比为0.5%；

上转化发光材料/TiO₂混合物的多孔层的制备方法包括以下步骤：

将NaYF₄为基质上转换材料与二氧化钛P25按重量比为1-8：4均匀混合，获得混合物A；将乙基纤维素，松油醇，酒精按重量比1:1-3:20均匀混合，获得溶胶B；将溶胶B置于容器，然后把混合物A倒容器中，混合物A与溶胶B的质量比为1：200-400；将密封容器后置于磁力搅拌器上持续搅拌12 h以上，然后超声4-8h，得到浆料D；

在TiO₂致密层表面旋涂浆料D，旋涂过程分为两个步骤，首先以500 r/min的速率旋涂5 s，然后以2500-5000r的速率旋涂45 s；接着将膜放在130℃ 的热板上烘烤10min，降至室温后，继续重复旋涂-烘烤的步骤，最后在TiO₂薄膜表面旋涂上转化发光材料/TiO₂薄膜2-5层；

将旋涂完上转化发光材料/TiO₂混合物的薄膜置于马弗炉中，400-500℃退火60min，取出后放置100M的TiCl₄溶液中70℃ 浸泡30-60min，然后继续在马弗炉中，400-500℃ 退火30-100min，降至室温后，获得上转化发光材料/TiO₂混合物的多孔层。

2.根据权利要求1所述的一种多孔层结构钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，FTO玻璃衬底的方块电阻是12Ω，透过率为75%；所述钙钛矿吸光层为CH₃NH₃PbI₃钙钛矿吸光层；所述空穴传输层为2,2',7,7'-四[N,N-二(4- 甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-MeOTAD)空穴传输层；所述金属电极为Au背电极层或Ag背电极层。

3.根据权利要求1所述的一种多孔层结构钙钛矿型太阳能电池，其特征在于， FTO玻璃衬底的厚度为100-150nm；TiO₂致密层的厚度为20-80nm；上转化发光材料/TiO₂混合物的多孔层的厚度为150-200nm；钙钛矿吸光层的厚度为200-300nm；空穴传输层的厚度为40-60nm，金属电极的厚度为150-200nm。

4.权利要求1至3中任一项所述的一种多孔层结构钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将FTO玻璃衬底清洁干净；

2）在FTO玻璃衬底表面制备一层TiO₂致密层；

3）在TiO₂致密层上形成一层上转换发光材料/TiO₂混合物的多孔层；

4）在多孔层上制备一层钙钛矿吸收层；

5）在钙钛矿吸收层上制备一层空穴传导层；

6）在空穴传导层上制备形成金属电极。