[发明专利]一种低温柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，更具体地，涉及一种低温柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能作为一种清洁、环保、廉价、储量丰富的可再生能源，受到人们越来越多的关注。在光热转换、光电转换和光化学转换等太阳能利用方式中，光电转换具有永久性、清洁性、灵活性等特点，太阳能光电转换的基本装置是太阳能电池。2009年，日本Miyasaka等人在研究敏化太阳电池的过程中，首次使用具有钙钛矿结构的有机金属卤化物CH₃NH₃PbBr₃和CH₃NH₃PbI₃作为敏化剂，拉开了钙钛矿太阳电池研究的序幕。

随着电子产品的微型化、柔性化发展需求，近年来涌现出各种各样的可穿戴式、可折叠电子产品和移动智能器件如谷歌眼镜、智能手表、健康监视腕带等等，这些柔性电子产品对充电的便携性有了更高要求，例如Sony公司生产的的柔性电子纸和LG公司生产的柔性电子显示屏、丹麦infinityPV公司研发的卷轴式太阳能电池充电宝，其在便携式发电设备概念基础上进一步发展，加入了柔性聚合物太阳能电池，可在冲电后卷起放于保护盒内，尺寸为11.3×3.6×2.8cm，重量仅105g，为IPhone 6充满电只需要2～3小时，因此，开发基于钙钛矿的高效微能源器件，使之能广泛应用于柔性电子产品具有重大意义，然而钙钛矿太阳能电池制备仍涉及高温工艺，无法应用于柔性电子产品，基于钙钛矿太阳能电池的柔性微能源集成化器件制备还需开展深入的研究与探索。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种低温柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法，通过采用柔性PEN薄膜为基底，同时采用二氧化锡代替传统的二氧化钛作为光阳极，由此解决太阳能电池不能应用于柔性电子产品和制备温度高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种低温柔性钙钛矿太阳能电池，该太阳能电池由下至上包括基底、光阳极层、吸光层、空穴传输层和对电极层，其特征在于，

所述基底为镀有氟掺杂二氧化锡或氧化铟锡导电层的柔性PEN薄膜，所述光阳极由二氧化锡构成，所述光吸收层由钙钛矿构成，所述空穴传输层由酞菁铜构成，所述对电极层由导电碳浆构成。

进一步优选地，所述光阳极层的厚度为50nm～80nm；所述光吸收层的厚度为400nm～600nm；所述空穴传输层的厚度为30nm～40nm；所述对电极层的厚度为10um～100um。

按照本发明的另一个方面，一种如上所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)将二水合氯化亚锡或五水合四氯化锡旋涂在清洗后的基底上，然后对旋涂后的基底加热，使得在所述基底上附着一层二氧化锡致密层，该二氧化锡致密层作为光阳极层，其中，所述加热的温度为180℃～190℃，加热时间为1h～3h；

(b)在步骤(a)得到的二氧化锡致密层上进行反溶剂法旋涂，然后对所述基底加热，使得在该二氧化锡致密层的表面生成一层钙钛矿层，该钙钛矿层作为光吸收层；

(c)将酞菁铜蒸镀到步骤(b)得到的钙钛矿层上形成酞菁铜层，该酞菁铜层作为空穴传输层，然后在所述酞菁铜层上印刷导电碳浆形成对电极层，至此完成对所述基底的处理，从而得到所需的太阳能电池。

进一步优选地，在步骤(a)中，在所述加热之后，优选对加热后的基底进行紫外臭氧处理或者等离子处理。

进一步优选地，在步骤(b)中，所述旋涂所用旋涂剂为ABX₃的化合物，其中，X为F、Cl、Br或I，B为Pb或Sn，A为CH₃、NH₃⁺或FA⁺，旋涂速度优选为4000rpm～5000rpm，旋涂时间优选为30s～40s。

进一步优选地，在步骤(b)中，所述反溶剂法旋涂是指在旋涂开始后的第6s～8s，在所述二氧化锡致密层上滴加极性有机溶剂，然后继续旋涂。

进一步优选地，在步骤(b)中，所述加热的温度范围为90℃～100℃，加热时间为5min～10min。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：