[发明专利]一种平面钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明涉及一种平面钙钛矿太阳能电池的制备方法，该方法是在新鲜制备的钙钛矿层上直接旋涂各聚合物的氯苯溶液，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)、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙二醇中的任意一种。该方法可在调控钙钛矿层微结构的同时，修饰钙钛矿层与空穴传导层之间的界面，以制备高效率的钙钛矿电池，而且无需额外的热处理工艺。本发明采用聚合物修饰钙钛矿吸光层与空穴传导层间的界面，以提高电池的光电性能和电池效率，所述制备方法制得的平面钙钛矿太阳能电池的电池效率明显高于未经过聚合物修饰的平面钙钛矿太阳能电池。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种平面钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

近年来，钙钛矿太阳能电池由于具有较高的光电转换效率而倍受关注。钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层与空穴传导层间的界面特性决定着光生载流子的传导与收集，在某种程度上决定着电池的光电转换效率，故尤为重要。

通过修饰钙钛矿层与空穴传导层间的界面，可以减小电荷复合，促进光生载流子的有效传导与收集，提高电池的光电转换效率。当前，还未有在低温平面钙钛矿太阳能电池中采用PMMA、MEH-PPV、PEG来修饰钙钛矿层与Spiro-OMeTAD层间的界面，以制备高效率的低温平面钙钛矿太阳能电池的相关报道。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种平面钙钛矿太阳能电池的制备方法，该制备方法直接在制备的钙钛矿层上旋涂聚合物的氯苯溶液，在调控钙钛矿层形貌的同时，修饰钙钛矿层与空穴传导层间的界面，以提高电池的光电性能和电池效率，具有容易实现、各步骤的条件易于控制等优点。

本发明采用的技术方案如下：

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；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：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)、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙二醇中的任意一种。

相对于现有技术，本发明采用聚合物修饰钙钛矿吸光层与空穴传导层间的界面，以提高电池的光电性能和电池效率。具体采用聚(2-甲氧基,5(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑)(MEH-PPV)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚乙二醇(PEG)插入钙钛矿层与空穴传导层间，以修饰界面同时调控钙钛矿形貌，抑制电荷复合，提高电池效率。本发明的经过聚合物修饰的平面钙钛矿太阳能电池的电池效率明显高于未经过聚合物修饰的平面钙钛矿太阳能电池。

进一步地，所述平面钙钛矿太阳能电池的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(DMSO)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；