[发明专利]一种用拓扑绝缘体作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池

说明书

一种用拓扑绝缘体作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池，包括以下步骤：（1）清洗透明FTO导电玻璃，得到透明导电基底；（2）在步骤（1）所得透明导电基底上制备拓扑绝缘体电子传输层；（3）依次将钙钛矿CH₃NH₃PbX₃吸光层、空穴传输层旋涂至拓扑绝缘体电子传输层上，再覆盖对电极，得到用拓扑绝缘体作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池。本发明采用拓扑绝缘体这一类全新的量子物态作为电子传输层，其体相是有能隙的绝缘体，表面是金属态，载流子可以沿材料表面迅速传导，使电子传输具有方向性，能减少表面复合，不会因外来的扰动而失去电子性，能提高钙钛矿太阳能电池的稳定性及光电转换效率。

技术领域

本发明属于有机光电-太阳能电池领域，尤其涉及一种用拓扑绝缘体作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池。

背景技术

能源是人类生存和发展的根本要素之一，全球自工业化发展以来，对能源的需求呈几何级数增长。而传统的化石能源储量却十分有限。过去的几十年中，人类开始尝试使用风能、水能、潮汐能、生物能等一系列可再生能能源。其中，太阳能由于总储量大，无地域限制，以及使用手段安全无污染等优点受到广泛关注。CH₃NH₃PbX₃作为一种新型的光敏材料，在2009年被首先合成并应用于染料敏化太阳能电池中，分别获得了3.8%和3.1%的光电转换效率（J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6050~6051）。目前报道的一种高稳定性的单片钙钛矿/硅串联太阳能电池的光电效率高达23.6%（KevinA. Bush, Zachary C. Holman,Michael D. McGehee et al. 23.6%-efficientmonolithic perovskite/silicon tandemsolar cells with improved stability. NatureEnergy 2017, 2, 17009.）。

钙钛矿型太阳能电池主要采用TiO₂作为电子传输层，但常规的TiO₂材料具有比表面积大、复合严重、表面具有众多陷阱态等无法避免的缺点。

中国专利CN 20167368 U公开了一种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿太阳能电池，通过磁控溅射的方法制备电子传输层，改善钙钛矿太阳能电池性能。但采用ZnO作为光阳极，导电性较差，磁控溅射步骤难控制，不利于工业化应用。

中国专利CN 105489770 A公开了一种氧化铟电子传输层平面钙钛矿太阳能电池及其制备方法，具体为采用低温溶液法合成的In₂O₃作为电子传输层，制备钙钛矿太阳能电池。但是采用旋涂烧结步骤所制备的In₂O₃电子传输层具有多孔膜结构，比表面积较大，因此具有较大的界面复合，不利于光电器件性能的提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种光电转换效率较高的用拓扑绝缘体作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种用拓扑绝缘体作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池，其采用拓扑绝缘体作为电子传输层。

具体包括以下步骤：

（1）清洗透明FTO导电玻璃，得到透明导电基底；

（2）在步骤（1）所得透明导电基底上制备拓扑绝缘体电子传输层；

（3）依次将钙钛矿CH₃NH₃PbX₃吸光层、空穴传输层旋涂至拓扑绝缘体电子传输层上，再覆盖对电极，得到用拓扑绝缘体作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池。