[发明专利]气相辅助溶液法制备界面修饰的钙钛矿太阳电池的方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种气相辅助溶液法制备界面修 饰的钙钛矿太阳电池的方法。

背景技术

传统的硅太阳电池技术成熟、性能稳定，并且运用广泛，但是存在光电转 化效率难以提高、易造成环境污染和生产成本高的问题。因此，需要制备成本 低、环境友好、高效的新型太阳电池。

钙钛矿材料ABX₃因合成简单、成本低、吸收系数高、带隙可调等优点而受 到广泛关注。钙钛矿太阳电池近年来发展十分迅速，其光电转换效率由2009年 的5％左右迅速增加并超过了20％，成为太阳电池领域的研究热点。

钙钛矿薄膜是获得高效、性能良好钙钛矿电池的关键组成部分。若钙钛矿 薄膜不能完全覆盖阻挡层或者介孔层，则会出现不连续的钙钛矿薄膜针孔，使 阻挡层与空穴传输层接触，导致电子和空穴的复合，增加漏电流；若钙钛矿薄 膜中钙钛矿晶粒尺寸较小，则钙钛矿薄膜中晶界较多，导致电子和空穴在晶界 处复合的几率大大增加，影响电子和空穴的传输速率，进而影响电池的光电转 换效率。因此，需要制备无针孔、晶粒大、晶界少、表面粗糙度小的高质量钙 钛矿薄膜，以提高钙钛矿太阳电池的性能。

此外，钙钛矿薄膜和电池其它各层间界面之间也会发生电子和空穴复合， 影响电池的光电转换效率。因此，还需要在获得高质量钙钛矿薄膜的同时，增 强界面间电荷的传输和收集，减小界面上产生的载流子复合行为以提高电池性 能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气相辅助溶液法制备界面修饰的钙钛矿太阳 电池的方法，采取的技术方案如下：

一种气相辅助溶液法制备界面修饰的钙钛矿太阳电池的方法，所述钙钛矿 太阳电池包括阻挡层、界面修饰层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和对电极， 所述界面修饰层采用的界面修饰材料为C₆₀，所述钙钛矿光吸收层采用气相辅助 溶液法制备。

所述的一种气相辅助溶液法制备界面修饰的钙钛矿太阳电池的方法，具体 包括以下步骤：

(1)将电子传输材料旋涂到干净的FTO衬底上，并于450-550℃下加热 25-35min，获得阻挡层；

(2)在阻挡层上旋涂C₆₀的有机溶液，旋涂的转速为1000rpm-3000rpm， 然后在50-70℃下加热2-30min，获得界面修饰层；

(3)将PbX₂前驱体溶液旋涂在界面修饰层上，然后在70-100℃下加热 15-30min，自然冷却后与碘化物粉末一起置于真空干燥箱内；在压强为1-20KPa， 温度为150-170℃下，加热碘化物粉末，蒸发后与PbX₂薄膜反应10-120min，生 成钙钛矿；自然冷却后用异丙醇进行清洗，并于150℃-170℃下加热5-30min， 得到钙钛矿光吸收层；

(4)将空穴传输层材料旋涂在钙钛矿光吸收层上，旋涂的转速为 3000-4000rpm，获得空穴传输层；

(5)真空条件下，在空穴传输层上蒸镀金属材料作为对电极，获得钙钛矿 太阳电池。

步骤(1)中所述的电子传输材料为TiO₂或ZnO。

步骤(2)中所述C₆₀的有机溶液为C₆₀的邻二氯苯溶液，C₆₀的浓度为 2-14mg/mL。

步骤(3)所述的碘化物粉末为CH₃NH₃I粉末或HC(NH₂)₂I粉末。

骤(3)所述PbX₂中，X为I、Br、Cl中的一种或两种。

步骤(3)中所述PbX₂前驱体溶液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚 砜、γ-丁内酯或N,N-二甲基乙酰胺；所述PbX₂前驱体溶液中PbX₂的浓度为 350-500mg/mL。

步骤(4)中所述的空穴传输层材料为Spiro-OMeTAD、P3HT、PCPDTBT、 PCDTBT、PTAA、TPD、PDI或PCBM。

步骤(5)中所述的金属材料为Au和Ag中的一种或两种。

步骤(5)中所述对电极的厚度为50-100nm。