[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池渐变异质结电子传输层的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高光电转换效率的钙钛矿太阳能电池渐变异质结电子传输层的制备方法。本发明在导电玻璃基底上，通过两步低温溶剂热过程以及一步煅烧处理制备出渐变异质结电子传输层；所述两步低温溶剂热过程先后采用锡源前驱体和钛源前驱体；所述该渐变异质结电子传输层由分布呈梯度变化的氧化锡以及氧化钛纳米颗粒组成；所述氧化锡纳米颗粒在近导电玻璃区域分布多，在远导电玻璃区域分少；所述氧化钛在远导电玻璃区域分布多，在近导电玻璃区域分布少。

技术领域

本发明涉及一种具有高光电转换效率的钙钛矿太阳能电池渐变异质结电子传输层的制备方法。该渐变异质结电子传输层在钙钛矿电池中有优秀的光电转换效率以及弱的磁滞效应。

背景技术

能源短缺和环境污染是目前人类急需解决的两大问题。一方面我们需要节能，减少能源的消耗，并且尽可能的使用可再生的清洁能源；另一方面我们必须减少污染物的排放，消除环境污染。太阳光是清洁能源，如何把太阳光转化为我们方便使用的能源以及利用太阳光消除环境污染成为研究热点。

钙钛矿电池作为新型的光电转换设备，由于具有全溶液制备、廉价以及光电转换效率高等优点，被科研界以及企业界广泛关注。典型的钙钛矿电池由电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层以及背电极组成。电子传输层能选择性地从钙钛矿光吸收层中摄取光生电子，并将电子传输至导电玻璃，抑制界面处的电子空穴复合。到目前为止，最广泛使用的电子传输层材料是氧化钛。然而，氧化钛的本征电子迁移率较低(0.1-1cm²V^-1s^-1)，远低于钙钛矿材料的本征电子迁移率(20-30cm²V^-1s^-1)。电子迁移率的差距导致电子容易富集在氧化钛钙钛矿的界面处，进而导致了所谓的磁滞现象。氧化锡具有较高的本征电子迁移率(100-200cm²V^-1s^-1)，然而，基于氧化锡电子传输层的钙钛矿电池中电子空穴复合现象严重。

发明内容

本发明的目的在于开发一种制备高光电转换效率的钙钛矿太阳能电池渐变异质结电子传输层的制备方法。

一种钙钛矿太阳能电池渐变异质结电子传输层的制备方法，包含如下步骤：

将清洗干净的导电玻璃放置到70℃的锡源前驱体溶液中，反应4小时。随后将导电玻璃用去离子水以及乙醇清洗吹干，再次放置到70℃的钛源前驱体溶液中，反应40分钟。将导电玻璃取出，用去离子水以及乙醇清洗吹干。最后将导电玻璃在空气中500℃条件下煅烧30分钟。

所述的导电玻璃放置方法是导电面朝下，导电玻璃与反应容器壁呈45°，斜靠在反应器内壁上。

所述的锡源前驱体是四氯化锡。

所述的钛源前驱体是四氯化钛。

所述的渐变异质结电子传输层由分布呈梯度变化的氧化锡以及氧化钛纳米颗粒组成，氧化锡纳米颗粒在近导电玻璃区域分布多，在远导电玻璃区域分布少。氧化钛在远导电玻璃区域分布多，在近导电玻璃区域分布少。

与传统氧化钛电子传输层相比，本发明具有以下优点：本发明利用两步低温溶剂热过程制备了氧化锡-氧化钛渐变异质结电子传输层，该电子传输层能有效的传输电子，抑制电子空穴的复合现象，使得钙钛矿电池的光电转换效率可达16.71％，远高于传统氧化钛电子传输层电池12.02％的光电转换效率。并且，磁滞现象也有明显降低。综上，本发明合成过程简单，光电转换效率高，磁滞现象较低。

附图说明

图1是本发明制备方法的流程示意图；

图2是实施例1所制备的渐变异质结电子传输层的扫描电子显微镜照片；

图3是实施例1所制备的渐变异质结电子传输层的透射电子显微镜照片；