[发明专利]一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池及其制备领域，特别涉及一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。随着太阳能发电作为一种清洁能源得到越来越广泛应用，对太阳能电池的制备工艺等指标要求更为简单快捷。普通太阳能电池的制备工艺大多以单晶硅或多晶硅作为太阳光吸收材料的晶体硅太阳能电池。由于该类型电池存在制备工艺流程长，制备过程能耗高和制备设备昂贵等缺点，容易出现电池片生产周期长、高投入低产出的问题。

钙钛矿太阳能电池是一类新兴的太阳能电池，主要是利用类似ABX₃(A＝CH₃NH₃⁺等；B＝Pb²⁺，Sn²⁺等；X＝Cl^-，Br^-，I^-等)具有钙钛矿结构的光伏材料来实现光电转换，具有原材料来源广泛、制作工艺简单、价格低、可制备成柔性电池等优点。钙钛矿太阳能电池的基本结构包括衬底、透明电极、电子传输材料、钙钛矿材料吸光层、空穴传输材料和金属电极。钙钛矿太阳能电池将光能转换成电能可以分为三个主要过程：(1)一定能量的光子被吸光层吸收并产生电子空穴对；(2)电子空穴对扩散至吸光材料的界面处时发生电荷分离；(3)电子沿电子传输材料经电极进入外电路，空穴沿空穴传输材料经电极进入外电路，通过负载完成光能向电能的转换。

从2009年开始，文献“Kojima,A.,Teshima,K.,Shirai,Y.&Miyasaka,T.Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells.J.Am.Chem.Soc.2009,131,6050–6051.”首先报道了钙钛矿材料作为太阳能电池的吸光材料，随着研究的深入，钙钛矿太阳能电池的效率迅速提升。2015年，文献“Jeon,N.J.；Noh,J.H.；Yang,W.S.；Kim,Y.C.；Ryu,S.；Seo,J.；Seok,S.I.Compositional Engineering of Perovskite Materials for High-Performance Solar Cells.Nature 2015,517,476-480.”与文献“Yang,W.S.；Noh,J.H.；Jeon,N.J.；Kim,Y.C.；Ryu,S.；Seo,J.；Seok,S.I.High-Performance Photovoltaic Perovskite Layers Fabricated through Intramolecular Exchange.Science 2015,348,1234-1237.”分别报道了高效的钙钛矿太阳能电池，大大的提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法，本发明从制备高质量钙钛矿吸光层薄膜入手，在制备TiO₂多孔膜之后，制备吸光层之前，在TiO₂多孔膜上制备晶种层，既不影响Ti0₂传输电子的能力，又对Ti0₂和钙钛矿的界面起到了修饰作用，可以减少吸光层钙钛矿膜的针孔，提高其均匀性，以及起到减少TiO₂对钙钛矿光催化的功能，提高钙钛矿太阳能电池稳定性，同时可以有效减少界面复合。该方法简单、易行、可控制，能够有效地提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率，具有较高的应用价值。

本发明的一种钙钛矿型太阳能电池，自下而上依次包括：导电玻璃1、电子传输层2、吸光层4、空穴传输层5和对电极6，其特征在于：电子传输层2和吸光层4之间有晶种层3，其中晶种层的材料为无机半导体化合物量子点。

所述电子传输层2的材料为TiO₂。

所述电子传输层2由Ti0₂致密膜层和Ti0₂多孔膜层组成；其中Ti0₂致密膜层的厚度为30nm-70nm，具体可为50nm；Ti0₂多孔膜层的厚度为100nm-800nm，具体可为300nm，孔径为5nm-60nm，具体可为30nm。

所述无机半导体化合物量子点为硒化镉CdSe、碲化镉CdTe、硫化铅PbS中的一种或几种。