[发明专利]一种无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于：包括层状依次分布的导电玻璃层、致密二氧化钛膜、CsPbI₂Br晶体膜、空穴传输层及银电极层，所述CsPbI₂Br晶体膜中掺杂有醋酸铅，所述CsPbI₂Br晶体膜的由钙钛矿溶液制备，所述钙钛矿溶液的溶质为CsI、PbI₂、PbBr₂和醋酸铅，钙钛矿溶液的溶剂为DMF与DMSO，醋酸铅在钙钛矿溶液中的含量为5~15%wt。本发明使用了醋酸铅掺杂CsPbI₂Br，极大地优化了钙钛矿膜的结晶，抑制了钙钛矿层内部的电荷复合，从而提升了电池的开路电压，进而获得了效率的提升。

技术领域

本发明属于光电领域，具体涉及一种无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由于其成本低，性能好，制备简单而受到科研以及产业界的高度重视。钙钛矿材料从2009年用于太阳能电池，到目前效率已经超过22%，是初始时的电池效率的5倍，把染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池等新型薄膜太阳电池甩在了身后，钙钛矿太阳能电池是近三年来发展非常迅速的低成本薄膜太阳能电池。

钙钛矿太阳能电池结构核心是具有钙钛矿晶型（ABX₃）的有机金属卤化物吸光材料。在这种钙钛矿ABX₃结构中，A为CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺、Cs⁺等，B为Pb⁺、Sn⁺、Ge⁺等，X为I^-、Br^-、Cl^-等。目前最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺(CH₃NH₃PbI₃)，具有合适的禁带宽度及良好的载流子传输性能，以其为吸光材料的钙钛矿太阳能电池获得了较高的效率，然而由于A位甲胺基有机基团的存在，导致这种材料的稳定性不高，在过热或湿度过高的情况下易分解。全无机钙钛矿材料CsPbX₃相较于有机无机杂化CH₃NH₃PbI₃具有更好的热稳定性，其中CsPbI₃立方钙钛矿相具有良好的禁带宽度1.73eV，然而其在常温下立方相很不稳定；CsPbBr₃具有很好的相稳定性，然而其禁带宽度过大（2.3eV），不利于制备高效率钙钛矿太阳能电池；CsPbI₂Br的禁带宽度为1.92eV，且在常温下立方相相对较稳定，在全无机钙钛矿材料太阳能电池中研究较广。然而以CsPbI₂Br作为吸光层的太阳能电池目前效率还较低，接近10%。

现有技术存在的问题是：

1）全无机钙钛矿材料CsPbI₂Br结晶需要进一步优化，提高其光电转换性能；

2）CsPbI₂Br为吸光材料的太阳能电池的开路电压（1.1V）较其理论开路电压（1.63V）还有很大一段距离。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，光电效率更高的无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种无机钙钛矿太阳能电池，其特征在于：包括层状依次分布的导电玻璃层、致密二氧化钛膜、CsPbI₂Br晶体膜、空穴传输层及银电极层，所述CsPbI₂Br晶体膜中掺杂有醋酸铅，所述CsPbI₂Br晶体膜的由钙钛矿溶液制备，所述钙钛矿溶液的溶质为CsI、PbI₂、PbBr₂和醋酸铅，钙钛矿溶液的溶剂为DMF与DMSO，醋酸铅在钙钛矿溶液中的含量为1~20%wt。