[发明专利]一种柔性钙钛矿太阳能电池的刮涂制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性钙钛矿太阳能电池的刮涂制备方法，其包括以下步骤：采用刮涂法在柔性导电基底上制备空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层。本发明的方法制备工艺简单，对设备要求低，利用刮涂法的优势在最大程度上节约成本，实现绿色生产；通过限定铅源为乙酸铅，并调整刮涂溶液温度、柔性导电基底或复合基底(柔性导电基底与空穴传输层和/或电子传输层构成的复合基底)的温度、刮涂速度及刮刀高度等参数，可以在空气中高效地制备高质量的柔性钙钛矿太阳能电池；使用柔性基底取代传统玻璃基底，实现钙钛矿太阳能电池的柔性化，拓宽了钙钛矿太阳能电池应用的范围，打开了钙钛矿太阳能电池迈向市场化的大门。

技术领域

本发明属于能源材料技术相关领域，涉及一种柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，尤其涉及一种柔性钙钛矿太阳能电池的刮涂制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells)由于是染料敏化太阳电池演变过来的一种新型太阳能电池。接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。由于钙钛矿材激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者形成激子。然后，这些未复合的电子和空穴分别别电子传输层和空穴传输层收集，即电子从钙钛矿层传输到电子传输层，最后被导电基底收集；空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，最后被金属电极收集。钙钛矿太阳能电池由下到上分别为玻璃导电基底(FTO)、电子传输层(ETM)、钙钛矿光吸收层(含多孔支架)、空穴传输层(HTM)以及背电极。

在现有方法中，旋涂法仍然是主流方法，这种方法可以比较方便的获得均匀的钙钛矿薄膜。但是这种工艺方法对原料的损失很大，成本高，速率慢，不适合大规模工业生产。在目前的技术中，钙钛矿层以及其他主要相关功能层的制备主要集中在手套箱中，依赖惰性气体保护。这对钙钛矿未来的量产而言是一个巨大的限制。当前技术普遍使用玻璃导电基底，但玻璃基底脆性强，无法弯曲，给后期功能层制备带来限制，同时也严重制约钙钛矿太阳能电池的大规模使用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明旨在提供一种简单有效的采用刮涂法制备柔性钙钛矿太阳能电池的方法，主要体现在印刷制备方法上更加简单高效、对设备要求低、节约成本，而且采用本发明的方法可以在空气中高效地制备高质量的柔性钙钛矿太阳能电池。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种柔性钙钛矿太阳能电池的刮涂制备方法，包括以下步骤：

采用刮涂法在柔性导电基底上制备空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层。

本发明中，可以采用刮涂法在柔性导电基底上依次制备空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层，然后在电子传输层上制备背电极；也可以采用刮涂法在柔性导电基底上依次制备电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层，然后在空穴传输层上制备背电极。

优选地，所述背电极为金属电极或碳电极中的任意一种或两种的组合。

作为本发明所述方法的优选技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)在柔性导电基底上刮涂空穴传输层的前驱体溶液，然后于110℃～120℃退火15min～20min，从而在柔性导电基底上制备得到空穴传输层；

其中，刮涂时，柔性导电基底于60℃～70℃加热，刮涂速度为20mm/s～25mm/s，刮刀高度为50μm～60μm；

(2)在空穴传输层上刮涂钙钛矿前驱体溶液，然后于90℃～95℃退火10min～30min，从而在空穴传输层上得到钙钛矿层；

其中，刮涂时，空穴传输层的温度为130℃～135℃，混合溶液的温度为80℃～90℃，刮涂速度为速度15mm/s～20mm/s，刮刀高度为50μm～80μm；

(3)在钙钛矿层上刮涂电子传输层的溶液，静置干燥，从而在钙钛矿层上得到电子传输层；