[发明专利]一种平面钙钛矿太阳能电池的制备方法

权利要求书

1.一种平面钙钛矿太阳能电池的制备方法，该制备方法通过在透明导电衬底上依序制备出电子传导层、钙钛矿层、空穴传导层和金属电极，得到由透明导电衬底、电子传导层、钙钛矿层、空穴传导层和金属电极依次层叠而成的平面钙钛矿太阳能电池；其特征在于：在制备钙钛矿层之后、制备空穴传导层之前进行界面修饰，所述界面修饰为：直接在制得的钙钛矿层上旋涂聚合物的氯苯溶液，然后对其进行热处理，得到经过修饰的钙钛矿层，所述聚合物为聚(2-甲氧基,5(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑)和聚乙二醇中的任意一种；该制备方法具体包括以下步骤：

(1)电子传导层的制备：先在冰水混合物中加入四氯化钛水溶液，配置二氧化钛胶体溶液，然后取清洁的透明导电衬底放入60～80℃的二氧化钛胶体溶液中浸泡40～60分钟，取出后依次用去离子水和乙醇冲洗，再以180～220℃进行热处理30～60分钟，得到制备在透明导电衬底上的作为电子传导层的二氧化钛致密层；

(2)钙钛矿层的制备：将摩尔比为1:1的CH₃NH₃I与PbI₂溶解于二甲基亚砜与γ-丁内酯的混合溶液中，得到钙钛矿前驱液，对步骤(1)所得的二氧化钛致密层进行紫外光处理8～15分钟，然后在其上滴加钙钛矿前驱液，旋涂后得到制备在二氧化钛致密层上的作为钙钛矿层的CH₃NH₃PbI₃基矿钛层；

(3)界面修饰：在步骤(2)所得的CH₃NH₃PbI₃基矿钛层上旋涂聚合物的氯苯溶液，然后对其进行80～120℃的热处理5～20分钟，得到经过修饰的CH₃NH₃PbI₃基矿钛层；所述聚合物的氯苯溶液是浓度为0.5～2.0mg/ml的聚(2-甲氧基,5(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑)的氯苯溶液，或者是浓度为0.02～0.06mg/ml的聚乙二醇的氯苯溶液；

(4)空穴传导层的制备：在步骤(3)所得的经过修饰的CH₃NH₃PbI₃基矿钛层上旋涂含有0.08M Spiro-OMeTAD、0.064M LiTFSI以及0.064M Spiro-OMeTAD的氯苯混合溶液，然后将其放置在避光干燥的空气中6～8小时，得到制备在CH₃NH₃PbI₃基矿钛层上的作为空穴传导层的Spiro-OMeTAD层；

(5)金属电极的制备：采用热蒸发法在步骤(4)所得Spiro-OMeTAD层上蒸镀一层厚80～150nm的金属电极，制得平面钙钛矿太阳能电池。

2.根据权利要求1所述的平面钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述四氯化钛水溶液中四氯化钛与水的体积比为1.5～4:100。

3.根据权利要求2所述的平面钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述透明导电衬底为掺杂氟的二氧化锡导电玻璃，该掺杂氟的二氧化锡导电玻璃先经过紫外光处理10～20分钟后，再放入70℃的二氧化钛胶体溶液中浸泡50分钟，取出后依次用去离子水和乙醇冲洗，然后以200℃进行热处理。

4.根据权利要求3所述的平面钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述钙钛矿前驱液中CH₃NH₃I和PbI₂的总质量百分比为40％。

5.根据权利要求4所述的平面钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述紫外光处理的时间为10分钟；所述旋涂的速度为4000转/分钟，时间为20秒。

6.根据权利要求1-5任一项所述的平面钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述旋涂的速度为4000转/分钟，时间为20秒；所述热处理的温度为100℃，时间为10分钟。