[发明专利]一种环境友好型钙钛矿型太阳电池的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及太阳电池领域，具体的涉及一种环境友好型钙钛矿型太阳电池的制备方法。

背景技术：

钙钛矿薄膜太阳能电池的研究近几年有了较大进展，但是其相对较差的稳定性、环境不友好和大面积光电转换效率仍然较低等原因导致其规模化量产还存在较远的距离。目前对于钙钛矿太阳电池的研究主要集中在以下几个方面：(1)转化效率，主要包括通过控制钙钛矿层晶体生长、纳米点掺杂优化、阻挡层优化、复合吸光层制备等来提高钙钛矿太阳能电池的输出性能；(2)稳定性，主要通过材料结构优化等方式对钙钛矿层稳定性进行改善；(3)环境友好型，主要是通过替换材料中的铅元素来减少对环境的污染。

中国专利(201510998652.3)公开了一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法，，通过在电子传输层或空穴传输层表面设置液晶层，改善了电子传输层或空穴传输层薄膜形貌，钝化其表面缺陷，有效阻挡反向载流子的传输，防止漏电的产生，降低了钙钛矿吸光层中所产生电子和空穴的复合几率，提高了电池的光电转换效率和稳定性。同时，本发明的液晶层采用低温溶液法制备，适合大面积钙钛矿光伏电池的卷对卷工业化生产，工艺简单、制造成本低。液晶层由液晶涂布液涂布形成，液晶涂布液的组成及质量份数为：热致液晶分子0.5-10％；有机溶剂90-99.5％。所述有机溶剂为三氯甲烷、二氯苯、氯苯、甲苯、二甲苯、四氢化萘、十氢化萘、正十二烷、正十四烷、二氯甲烷或四氢呋喃中的一种或多种。该钙钛矿太阳电池制备过程中使用大量的有毒溶剂，不利于环境保护。

中国专利(201510821634.8)公开了有机无机杂化钙钛矿薄膜以及钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述钙钛矿薄膜的化学式为ABX 3，其中A为有机胺的阳离子，B＝Pb²⁺，Sn²⁺，Ge²⁺，Co²⁺，Fe²⁺，Mn²⁺，Cu²⁺，和Ni²⁺中的至少一种，X为Cl^-，Br^-，I^-中的至少一种，所述制备方法包括如下步骤：(1)在基底上旋涂B的卤化物溶液，获得B的卤化物薄膜；(2)在密闭腔体中放置A的卤化物粉体，并将步骤(1)获得的B的卤化物薄膜以面对所述A的卤化物粉体的方式置于所述A的卤化物粉体的上方一定高度处，使腔体内压力＜5千帕，并于80～150℃保温10分钟～24小时，即可得到所述钙钛矿薄膜。本发明制备的钙钛矿薄膜表面较为平整、晶粒较大、晶界较少，因此具有优异的光电转换性能，但是其稳定性较差。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是现有的钙钛矿太阳电池的光吸收层常含铅，对环境有毒，且钙钛矿层稳定性不好，光电性能较差。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种环境友好型钙钛矿型太阳电池的制备方法，该方法制得的钙钛矿抬眼电池光电转换效率高，稳定性好。

为了更好解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种环境友好型钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)在导电玻璃层表面制备致密氧化钛膜层；

(2)在致密氧化钛膜层表面制备介孔氧化钛膜层；

(3)将氯化亚锡、乙二醇、三乙醇胺混合搅拌至固体溶解，制得混合溶液A；将硫化钠和乙二醇混合搅拌至固体溶解，制得溶液B；

(4)将溶液B滴加到混合溶液A中，边滴加边搅拌，滴加结束后，继续搅拌30min，然后在3000-6000rpm的转速下离心30min，沉淀用无水乙醇离心洗涤3-5次，洗涤后的固体和N,N-二甲基甲酰胺混合，500-1000W功率下超声分散20-50min，得到的分散液在3500rpm下离心，离心后取上清液，得到低浓度的SnS纳米晶分散液；

(5)将铋的卤化物溶于N,N-二甲基甲酰胺中，加热搅拌，过滤制得浓度为0.8-2.3mmol/mL的卤化铋溶液；将该卤化铋溶液滴加到上述制得的SnS纳米晶分散液中，搅拌均匀后继续加入碘化物粉末，搅拌后将制得的混合液旋涂在介孔氧化钛膜层表面，旋涂结束后静置，然后放在加热台上加热，加热结束后自然冷却，制得光吸收层；

(6)在光吸收层表面制备空穴传输层；

(7)真空条件下，在空穴传输层上镀上Ag电极，即得钙钛矿太阳电池。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述氯化亚锡、乙二醇、三乙醇胺的质量比为(0.065-0.082)：(20-24)：(4-5)。